DE2316808B2 - Verfahren zum Herstellen von Elektroblech mit Gosstextur - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Elektroblech mit Gosstextur

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Description

Verfahren zum Herstellen von Elektroblech oder -band mit Goss-Textur, bei dem eine Bramme aus einem Stahl, bestehend aus bis 0,085% Kohlenstoff, 2,0 bis 4,0% Silizium, 0,01 bis 0,065% säurelöslichem Aluminium und Rest Eisen mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen einschließlich Stickstoff, erwärmt, vorgewalzt und warmgewalzt, das Warmband b;i 950 bis 12000C geglüht, zum Ausscheiden des Aluminiumnitrids rasch abgekühlt und einstufig mit einer Querschnittsabnahme von 81 bis 95 % bis zur Enddicke kaltausgewalzt und entkohlend sowie abschließend rekristallisierend geglüht wird.
Ein Verfahren der vorerwähnten Art zum Herstellen kornorientierten Elektroblech^ mit hoher magnetischer Induktion ist aus der deutschen Auslegeschrift 19 20 968 bekannt; es basiert darauf, das Rekristallisationsgefüge und damit die magnetische Induktion über die Aluminiumnitrid-Phase zu beeinflussen. Dies geschieht in der Weise, daß das übliche Glühen vor dem Kaltwalzen im Temperaturbereich von 750 bis 1250cC in Abhängigkeit vom Kohlenstoff- und Siliziumgehalt so gesteuert wird, daß mindestens eine teilweise a/y-Umwandlung stattfindet. Das bekannte Verfahren schließt zwar ein Vorwalzcn von Brammen ein, läßt aber die Bedingungen des Vorwalzens völlig offen.
Aus der deutschen Auslegeschrift 12 71 906 ist auch die Verwendung von Stranggußbrammen beim Herstellen von Elektroblech bekannt. Dabei erfolgt das Stranggießen mit gesteuerter Abkühlungsgeschwindigkeit, um der Rißempfindlichkeit bestimmter Transformatorenstähle entgegenzuwirken.
Bei der Verwendung von Stranggußbrammen zum Herstellen von kornonentiertem Elektroblech ergeben sich jedoch insofern Schwierigkeiten, als diese ein Gefüge aus Stengelkristallen aufweisen, deren Ursache durch die Eigenart des Stranggießens bediagt ist und sich daher nicht beseitigen läßt Versuche, dem durch ein Glühen zu begegnen, haben nicht zum Erfolg geführt, weil ein Glühen bei über 13000C vor dem Warmwalzen ein so starkes Kornwachstum ergibt, daß die beim Schlußglühen stattfindende Sekundärrekristallisation unvollständig bleibt. Ein Glühen bei niedrigerer Temperatur kommt ebenfalls nicht in
ίο Frage, weii sich dann infolge eines unvollständigen Lösens der Ausscheidungsphasen eine unvollständige SekundärrekristalUsation ergibt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Elektroblech mit einer magnetischen Induktion B8 über 1,9 Wb/m2 zu schaffen, das die Verwendung von Stranggußbrammen erlaubt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei dem eingangs erwähnten Verfahren eine Stranggußbramme mit einer Dicke von 150 bis 600 mm auf eine Temperatur bis 13003C erwärmt und mit einem auf die Dicke bezogenen Reduktionsgrad von 30 bis 70% vorgewalzt, danach wieder erwärmt und mit einer mittleren Korngröße unter 25 mm warmgewalzt wird, mit der Maßgabe, daß der Reduktionsgiad beim Vorwalzen innerhalb des angegebenen Bereiches so gewählt wird, daß vor dem Warmwalzen mehr als 80% der Körner einen mittleren Durchmesser von höchstens 25 mm besitzen. Auf diese Weise läßt sich aus Stranggußbrammen Elektroblech mit Goss-Textur herstellen, das nach dem Schlußglühen ein vollständig ausgebildetes Rekristallisationsgefüge mit bevorzugter Magnetisierbarkeit in Walzrichtung und einer Induktion B8 von mindestens 1,88 Wb/m2 besitzt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen Gefügeaufnahmen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 das Gefüge in verschiedenen Stadien des Verfahrens bei Verwendung einer Stranggußbramme und
F i g. 2 das Gefüge eines Elektroblech^ bei hoher magnetischer Induktion bei Verwendung einer Stranggußbramme.
Ein Stahl, der gemäß der Erfindung verwendbar ist, enthält 2,0 bis 4,0% Silizium, höchstens 0,085% Kohlenstoff, 0,010 bis 0,065% säurelösliches Aluminium, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
Wenn der Siliziumgehalt 4% übersteigt, wird das Kaltwalzen problematisch. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,085% ist es dagegen unmöglich, ein Blech mit hoher magnetischer Hußdichte zu erhalten.
Dem Aluminium kommt im Rahmen der Erfindung
eine besondere Bedeutung hinsichtlich einer hohen magnetischen Flußdichte zu; falls der Aluminiumgehalt außerhalb des obigen Bereiches liegt, wird die Sekundärrekristallisation instabil, so daß eine hohe magnetische Flußdichle nicht erreicht werden kann.
Das Ausgangsmaterial ist eine Bramme mit der oben angegebeben chemischen Zusammensetzung, die im Strang vergossen worden ist und nach einem der bekannten Stahlei zeugungsverfahren, wie im Siemens-Martin-Ofen, im Konverter oder im Elektroofen, erschmolzen worden sein kann.
Die Bramme wird in einer Dicke von 150 bis 600 mm, vorzugsweise von mehr als 200 mm abgegossen. Die Stranggußbramme wird in Abhängigkeit von der Dicke und üer chemischen Zusammensetzung auf eine Temperatur unterhalb 1300° C erwärmt. Zum Beispiel kann
cine Bramme mit einer Dicke von 300 mm mit 50% Abwalzgrad auf eine Vorbramme von 150 mm gewalzt werden. Die Bramme wird auf 123O°C erwärmt und mit einem Abwalzgrad zwischen 30 und 70% zur Zerstörung der Stengelkristaüe auf ein Rekristallisationsgefüge ausgewalzt Hierbei ist die Wakrichtung, die Stiebzahl, die horizontale und die vertikale Verformung nicht wichtig. Wenn die Erwärmungstemperatur der Bramme 1300° C übersteigt, wächst das stengelige Gefüge auf besonders grobe Körner an; beim anschließenden Vorwalzen kann daher keine durchgreifende Wirkung erzielt werden. Der Abwalzgrad muß beim Vorwalzen in einem Bereich von 30 bis 70% liegen, damit nach dem Hochtemperaturerwärmen vor dem Warmwalzen mehr als 80% der Körner einen mittleren Durchmesser von 25 mm nicht überschreiten.
Das Vorwalzen kanc in jedem normalen Walzwerk, beispielsweise in einem Vorwalzgeiüst oder in einer Warmwalzstraße, durchgeführt werden. In jedem Fall ao müssen aber die Vorwalzbedingungen so beschaffen sein, daß die Körner des Gefüges der Vorbramme nach dem Wiedererwärmen für das nachfolgende Warmwalzen überwiegend, d. h. zu mehr als 80%, einen mittleren Durchmesser von 25 mm nicht überschreiten.
Die Gründe für eine Begrenzung der Brammendicke auf 150 bis 600 mm werden im folgenden erläutert. Bei einer Brammendicke unter 150 mm sinkt die Dicke nach einer Vorwalzung von 30% auf weniger als 100 mm; wenn eine so dünne Bramme als Ausgangsmaterial für das Warmwalzen dient, wird das Gefüge des warmgewalzten Bandes grobkörnig, so daß sich ein gutes Sekundärrekristalk'sationsgefüge nicht ausbilden kann. Andererseits erfordert das Vorwalzen ein längeres Verweilen bei einer Glühtemperatur unterhalb 1300° C, wenn die Brammendicke mehr als 600 mm beträgt, so daß die Temperatur sich dabei erniedrigt und das durchgreifende Vorwalzen nicht mehr ausgeführt werden kann. Der zu bevorzugende Dickenbereich von mehr als 200 mm bietet große Vorteile für eine wirtschaftliche Produktion.
Die vorgewalzte Bramme mit der vorgeschriebenen Dicke wird von neuem erwärmt und zu Warmband ausgewalzt. Die erforderliche Erwärmtemperatur liegt oberhalb 1300° C, da bei einer Temperatur unter 1300°C die spätere Sekundärrekristallisation unstetig abläuft.
Es ist allgemein bekannt, daß die AIN-Ausscheidung für das Rekristallisationsgefüge mit einer (110) [100]-Textur im kornorientierten Elektroblech entscheidend ist. Für kornorientiertes Elektroblech mit hoher magnetischer Flußdichte ist es jedoch notwendig, das AlN einmal beim Brammenglühen für das Warmwalzen in der Matrix aufzulösen, um die erforderliche feine AIN-Ausscheidung zu erhalten. Die Mindesttemperatur für die AIN-Auflösung im festen Zustand ist jedoch 1300°C.
Das Warmband wird dann 30 Sekunden bis 10 Minuten bei einer Temperatur zwischen 950 und 1200°C lang geglüht. Nach dem Glühen wird das Blech innerhalb von 2 bis 200 Sekunden von einer Temperatur oberhalb 950° C auf unter 4000C abgekühlt.
Nach dem Glühen wird das Blech in einer Stufe mit einem Verformungsgrad von 81 bis 95% auf die Endstärke kaltgewalzt.
Das auf die Endstärke kaltgewalzte Blech wird einem kontinuierlichen Entkohlungsglühen bei Temperaturen zwischen 700 bis 900° C und Zeiten von 30 Sekunden bis 30 Minuten unterzogen, um den Kohlenstoffgehalt auf unter 0,005% zu senken.
Die Oberfläche des Stahlbleches wird nach dem Entkohlungsglühen mit einer Schutzschicht überzogen, um ein Verbrennen des Bleches während des Schlußglühens zu vermeiden.
Das abschließende Schlußglühen muß bei einer solchen Temperatur und Zeit durchgeführt werden, daß sich die Sekundärrekristallisationskörner mit der (110) [001]-Orientierung vollständig ausbilden und gleichzeitig Verunreinigungen des Entkohlungsglühens verschwinden. Zu diesem Zweck muß über 5 Stunden oberhalb 1000° C geglüht werden.
Der Zweck des Vorwalzens der Stranggußbramme bei bestimmten Temperaturen und Verformungsgraden ist, die Stengelkristalle in der Stranggußbramme zu zerstören sowie kleine und gleichmäßig globulitische Körner zu erhalten, die sehr empfindlich auf das Wiedererwärmen vor dem Warmwalzen reagieren.
Die Vergröberung der Körner während des Erwärmens der Bramme für das Warmwalzen bedingt eine Uneinheitlichkeit der primären Rekristallisationskörner nach dem Entkohlungsglühen und behindert die Entwicklung der Sckundärrekristallisation mit (110) [001]-Textur während des Schlußglühens.
Allgemein kann die folgende Formel über die Triebkraft der Sekundärrekristallisation aufgestellt werden. Andererseits ist die Triebkraft im Falle des kornorientierten Elektroblechs die Korngrenzen-Energie je Volumeneinheit
k(
\Dm Dg
Dm Mittlerer Durchmesser des primären Rekristallisationskornes (Matrix) nach dem Entkohlungsglühen ;
om Interkristalline Energie des primären Rekristallisationskornes (Matrix) nach dem Entkohlungsglühen;
Dg Mittlerer Durchmesser der primären Rekristallisationskörper mit (110) [001]· Orientierung, die der Sekundärrekristallisation ausgesetzt sind;
σο Korngrenzen-Energie zwischen den primären Rekristallisationskörnern mit (110) [001]-Orientierung, die sekundär rekristallisieren, und den Primärrekristallisationskörnern der Matrix;
/ Rückhaltekraft gegen die Korngrenzenbewegung, bedingt durch die Ausscheidungen.
Da anzunehmen ist, daß a a = 2 σμ, muß Dq > 2DM nach dem Entkohlungsglühen sein, damit die Sekundärrekristallisationskörner beim Schlußglühen wachsen (Do -> 00) und keine primären Rekristallisationskörner übrigbleiben. Das bedeutet, daß die Körner des Primärrekristallisationsgefüges nach dem Entkohlungsglühen klein und gleichmäßig sein müssen.
Dies zeigt sich bei einem Vergleich der Gefüge nach dem Entkohlungsglühen beim konventionellen Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das ein Vorwalzen einschließt, wie sie in Bild 1 und Bild 2 dargestellt sind.
Somit werden die Körner bei dem konventionellen Verfahren (A) durch das Brammenglühen beim Warmwalzen grob, und das Gefüge des Warmbandes bleibt
grobkörnig während des Durchlaufglühens, so daß gießverfahren aus einer Schmelze mit 0,05 % Kohlen-
das Primärrekristallisationsgefüge nach dem Ent- stoff, 3,0% Silizium und 0,03% Aluminium hergestellt,
kohlungsglühen ebenfalls grobkörnig und nicht gleich- Die Probe A wurde 30 Minuten auf 135O°C gehalten
mäßig ist. Damit bleibt die Sekundärrekrislallisation und dann auf ein 2,3 mm dickes Blech warm ausge-
unvollständig. 5 walzt.
Dagegen gibt es nach dem erfindungsgemäßen Ver- Dagegen wurde die Probe B 30 Minuten bei 123O0C
fahren (B) mit einem Vorwalzen keine Uneinheitlich- geglüht, dann beim Vorwalzen auf eine 180 mm dicke
keit der Körner wie beim Verfahren (A) und ist die Bramme ausgewalzt und anschließend 30 Minuten
Sekundärrekristallisation vollständig. bei 135O°C in gleicher Weise wie Probe Λ gehalten
Die nach dem Brammenglühen auftretenden groben io sowie auf ein 2,3 mm dickes Blech warmgewalzt. Die Körner, wie sie bei dem konventionellen Verfahren zu warmgewalzten Bleche A und B wurden einem Durchbeobachten sind, finden sich als große gestreckte lauf glühen bei 1050° C unterzogen und dann innerhalb Körner noch im Warmband wieder (Bild 1); diese 60 Sekunden auf Raumtemperatur abgekühlt, mit großen gestreckten Körner haben 110>-Ringfaser- einem Verformungsgrad von 87,5% auf die Enddicke textur, wobei die Körner im besonderen {112} 15 von 0,30 mm kaltgewalzt. Danach wurden die Proben <110> ~ {114} <110>-Orientierungen, d. h. stabile einem Entkohlungsglühen und einem Schlußglühen in Endwalzorientierung, aufweisen; damit bleiben diese H4-GaS unterworfen. Die magnetischen Eigenschaften Körner vom nachfolgenden Kaltwalzen und Glühen der Proben in Walzrichtung waren folgende:
unbeeinflußt und werden nicht zerstört.
Besonders im Fall der vorliegenden Erfindung, bei 20 Probe A: B8 = 1,832 Wb/m*
der die Enddicke nur durch ein einstufiges Walzen W17 _ 143 w/kg
nach dem Glühen des Warmbandes erreicht wird, '
werden die im Warmband vorhandenen groben Probe £: B8 == 1,941 Wb/m
Körner der <110>-Ringfasertextur in das fertige w" ~ 1^8 w/k8
Blech überführt, weil innerhalb des Kaltwalzens kein 35
Zwischenglühen erfolgt wie bei dem konventionellen Die Gefüge der beiden Proben sind in Bild 2-A und
Verfahren, bei dem die Ungleichmäßigkeit des primären 2-B wiedergegeben. Wie aus den Aufnahmen klar zu
Rekristallisationsgefüges nach dem Entkohlungsglühen erkennen ist, zeigen sich die unzureichenden Anteile
noch vergrößert wird. Dasselbe würde gelten, auch der Sekundärrekristallisation in Form von Streifen,
wenn das Vorwalzen durchgeführt worden ist, und 30 denen zufolge das Gefüge sehr unregelmäßig ist.
aus diesem Grunde wird die Glühtemperatur auf unter Diese Ungleichmäßigkeit des Gefüges spiegelt sich
1300° C begrenzt. wieder in dem Unterschied der magnetischen Eigen-
Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nach- schäften. Es ist daher verständlich, daß die Probe B,
folgend beschrieben. die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ver-
Eine 180 mm dicke Bramme (Probe A) und eine 35 arbeitet wurde, ausgezeichnete magnetische Eigen-
300 mm dicke Bramme (Probe B) wurden im Strang- schäften aufwies.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Herstellen von Elektroblech oder -band mit Goss-Textur, bei dem eine Bramme aus einem Strahl, bestehend aus bis 0,085% Kohlenstoff, 2,0 bis 4,0% Silizium, 0,01 bis 0,065% säurelöslichem Aluminium und Rest Eisen mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreiaigungen einschließlich Stickstoff, erwärmt, vorgewalzt und warmausgewalzt, das Warmband bei 950 bis 12000C geglüht, zum Ausscheiden des Aluminiumnitrids rasch abgekühlt und einstufig mit einer Querschnittsabnahice von 81 bis 95% bis zur Enddicke Kaltausgewalzt und entkohlend sowie abschließend rekristallisierend geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stranggußbramme mit einer Dicke von 150 bis 600 mm aui eine Temperatur bis 13000C erwärmt und mit einem auf die Dicke bezogenen Reduktionsgrad von 30 bis 70% vorgewalzt, danach wieder erwärmt und mit einer mittleren Korngröße unter 25 mm warmausgewalzt wird, mit der Maßgabe, daß der Reduktionsgrad beim Vorwalzen innerhalb des angegebenen Bereichs so gewählt wird, daß vor dem Warmwalzen mehr als 80% der Körner einen mittleren Durchmesser von höchstens 25 mm besitzen.
DE2316808A 1972-04-05 1973-04-04 Verfahren zum Herstellen von Elektroblech mit Gosstextur Expired DE2316808C3 (de)

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