DE2338898A1 - Verfahren zum herstellen kornorientierten elektroblechs - Google Patents

Verfahren zum herstellen kornorientierten elektroblechs

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DE2338898A1 DE19732338898 DE2338898A DE2338898A1 DE 2338898 A1 DE2338898 A1 DE 2338898A1 DE 19732338898 DE19732338898 DE 19732338898 DE 2338898 A DE2338898 A DE 2338898A DE 2338898 A1 DE2338898 A1 DE 2338898A1
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Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Cr.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte - 4ooo Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7b · Telefon 432732
2338838
30. Juli 1973 28 809 K
NIPPON STEEL CORPORATION No. 6-3, 2-ehome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio /Japan
"Verfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblech^"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblech^ oder -band mit einer (110) /P0,l7-0rientierung und güter Magnetisierbarkeit in Walzrichtung.
Kornorientiertes Elektroblech muß eine hohe magnetische Flußdichte bzw. Induktion und niedrige Eisenverluste besitzen. Zudem erfordert die zunehmende Miniaturisierung ein geringeres Gewicht elektrischer Maschinen und insbesondere der Eisenkerne.
Für eine Verringerung des Gewichts der Eisenkerne ist eine hohe magnetische Induktion eine entscheidende Voraussetzung. Die Praxis fordert daher insbesondere eine Induktion Bq, d.h. eine magnetische Flußdichte bei einer Feldstärke von 8 Aw/cm.
409807/0437
Im Vergleich zu einem magnetischen Werkstoff mit niedriger Induktion besitzt ein Werkstoff mit hoher Induktion geringere Eisenverluste bei starkem magnetischen Feld sowie eine geringere Steigerung der Eisenverluste in Abhängigkeit von der magnetischen Induktion.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kornorientiertes Elektroblech mit einer magnetischen Induktion Bg über 1,90 lb/m und ausgezeichneter Erregung insbesondere in Walzrichtung zu schaffen.
Elektroblech mit hohermagnetischer Induktion besteht im allgemeinen aus einem eine geringe Menge Aluminium bzw. säurelösliches Aluminium enthaltenden Stahl, wie er beispielsweise Gegenstand der japanischen Patentanmeldungen Sho 33-4710 und Sho 40-15644 sowie Sho 46-23820 ist. Ein derartiger Stahl wird unter Ausnutzung des das Gefüge beeinflussenden Aluminiumnitrids abschließend mit einer starken Querschnittsabnahme von 81 bis 9596 kaltgewalzt. Im allgemeinen lassen sich bei einem kornorientierten Elektroblech ausgezeichnete magnetische Eigenschaften in Walzrichtung durch eine Sekundärrekristallisation mit sogenannter Goss-Textur bzw. einer (110) /OOi/ -Orientierung erreichen, wobei Ausscheidungen von Nitriden, Sulfiden und Oxyden eine entscheidende Rolle spielen. Nach bisheriger Auffassung behinderten diese Ausscheidungen infolge ihrer feindispersen Verteilung im Grundgefüge ein Kornwachstum und förderten die Sekundärrekristallisation.
Wie sich jedoch aus der japanischen Patentanmeldung Sho-46-23820 ergibt, wird das Aluminiumnitrid mit besonderer Orientierung in bezug auf das Grundgefüge ausgeschie-
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den und besitzt die Fähigkeit, ein selektives Wachstum von Körnern mit spezifischer Orientierung hervorzurufen. Auf diese Weise gelingt es, über das Aluminiumnitrid die Kornorientierung bei der Sekundärrekristallisation zu steuern und Elektroblech mit besonders hoher Induktion herzustellen.
Aufgrund weiterer Versuche wurde nunmehr festgestellt, daß dem Walzendurchmesser bei dem vorerwähnten Kaltwalzen mit starker Querschnittsabnahme eine große Bedeutung hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften eines unter dem Einfluß des Aluminiumnitrids orientierten Elektroblechs zukommt.
Da die Kaltwalzbedingungen hinsichtlich der sicheren Herstellung eines Elektroblechs mit hoher Induktion und niedrigen Eisenverlusten nicht ohne Bedeutung sind, ist normalerweise ein Kaltwalzen in mehreren Stichen erforderlich, um das Blech oder Band auf seine Enddicke zu bringen. In diesem Zusammenhang wurde nunmehr festgestellt, daß der Walzendurchmesser höchstens 300 mm betragen darf, wenn das Kaltwalzen mit Walzen gleichen Durchmessers erfolgt, während beim Walzen mit Walzen unterschiedlichen Durchmessers mindestens die Walzen eines Gerüstes einen Durchmesser von höchstens 300 mm besitzen müssen und die Querschnittsabnahme mindestens eines Stichs während der zweiten Hälfte des Kaltwalzens mindestens betragen muß.
Obgleich eine wissenschaftliche Deutung für den vorerwähnten Einfluß des Walzendurchmessers noch nicht gegeben werden kann, ist anzunehmen, daß sich mit einer Änderung des Walzdurchmessers beim Kaltwalzen auch eine geringfügige Änderung des Gleit- bzw. SchlupfVerhaltens an
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der Blechoberfläehe infolge des Unterschiedes der Walzendurchmesser im Hinblick auf das Vorhandensein der Rekristallisationskeime für die Sekundärrekristallisation mit einer (110) /OOiJ -Orientierung einstellt. Diese Änderung im Schlupfverhalten dürfte auch die Orientierung des Korns der Primärrekristallisation beeinflussen und Unterschiede in dem aluminiumnitridinduzierten Kornwachstum hervorrufen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der in der Zeichnung dargestellten Diagramme des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs
zwischen magnetischen Eigenschaften und Walzendurchmesser bei einem Stahl gemäß Beispiel 1,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen den magnetischen Eigenschaften und dem Walzendurchmesser für einen Stahl gemäß Beispiel 2,
Fig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen den magnetischen Eigenschaften und dem Walzendurchmesser für einen Stahl gemäß Beispiel 3 und
Fig. 4 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen deisnagne ti sehen Eigenschaften und dem Walzendurchmesser für eine Stahl gemäß Beispiel 4.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines kornorientierten Elektroblech^ mit hoher magnetischer Induktion und niedrigen Eisenverlusten läßt sich auf einen Stahl mit 2,5 bis 4,096 Silizium, höchstens 0,08596 Kohlenstoff und 0,010 bis 006596 säurelösliches Aluminium, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen anwenden.
Siliziumgehalte über 4,096 verursachen Schwierigkeiten beim Kaltwalzen, während Siliziumgehalte unter 2,5% die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigen, insbesondere den elektrischen Widerstand verringern und die Eisenverluste erhöhen.
Der Stahl muß auch hinreichend Kohlenstoff enthalten, um in Abhängigkeit vom Siliziumgehalt mindestes eine teilweise ^--Umwandlung sicherzustellen. Kohlenstoff gehalte über 0,08596 beeinträchtigen dagegen die magnetische Induktion und erschweren das Entkohlungsglühen.
Das Aluminium stellt dagegen die entscheidende Voraussetzung für eine hohe Induktion dar, weswegen sich der Aluminiumgehalt innerhalb der vorerwähnten Gehaltsgrenzen bewegen muß, um eine hinreichende Sekundärrekristallisation und eine hohe Induktion zu gewährleisten.
Außer den vorerwähnten Elementen kann der Stahl auch noch weitere Elemente wie beispielsweise Schwefel enthalten. Übliche Stähle enthalten normalerweise 0,00296 Stickstoff, was ausreichend ist, um das Aluminium als Nitrid abzubinden.
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"■ Ö "™
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Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zu unterwerfenden Stähle werden in üblicher Weise hergestellt und zu Blöcken oder Brammen vergossen.Diese werden alsdann warmgewalzt und gehaspelt sowie anschließend in einer oder zwei Stufen kaltgewalzt, wobei allerdings das Kaltwalzen in der letzten Stufe mit einer starken Querschnittsabnahme von 81 bis 95% erfolgen muß.
Vor dem erwähnten Kaltwalzen mit starker Querschnittsabnahme erfolgt ein 30 Sekundai bis 30 Minuten dauerndes Kaltwalzen bei 950 bis 12000C zum Ausscheiden des Aluminiumnitrids. Je nach Kohlenstoff- und Siliziumgehalt wird der Stahl danach innerhalb von 2 bis 200 Sekunden aus dem Temperaturbereich von 750 bis 950°C zum Ausscheiden des Aluminiumnitrids auf 400°C abgeschrekt. Diese Bedingungen müssen als Voraussetzung für eine reproduzierbare Sekundärrekristallisation eingehalten werden um eine hohe magnetische Flußdichte zu gewährleisten. Gleichwohl liegt die entscheidende Bedeutung in dem vorerwähnten hohen Verformungsgrad beim Kaltwalzen.
Das Kaltwalzen kann in einem üblichen Kaltwalzwerk erfolgen, wobei jedoch der Walzendurchmesser beim Walzen mit Walzen desselben Durchmessers 300 mm nicht übersteigen darf. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, dann lassen sich optimale magnetische Eigenschaften nicht erreichen. Andererseits kann mit Walzendurchmessern über 300 mm gearbeitet werden, wenn gleichzeitig Walzen mit einem Durchmesser von höchstens 300 mm eingesetzt werden und mindestens ein Stich mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 1096 unter Verwendung 'von Walzen mit einem Durchmesser von höchsiais 300 mm in der zweiten Hälfte des Kaltwalzens einschließlich des im wesentlichen letzten Stichs erfolgt. Liegt der Walzendurchmesser dage-
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gen über 300 mm und die Querschnittsabnahme in der Endphase unter 10%, dann läßt sich eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften nicht erreichen.
Unter dem im wesentlichen letzten Stich beim abschließenden Kaltwalzen mit hoher Querschnittsabnahme ist derjenige Stich zu verstehen, mit dem das Blech oder Band im wesentlichen auf seine Enddicke gebracht wird. Dem steht nicht entgegen, daß das Blech oder Band anschließend noch mit wenigen Prozent Querschnittsabnahme nachverformt wird.
Beispiel 1
Ein Stahl mit 0,04% Kohlenstoff, 2,9% Silizium und 0,03% Aluminium wurde bis auf eine Dicke von 2,3 um warm ausgewalzt. Das Warmband wurde 2 Minuten bei 11500C geglüht, in Säure gebeizt und in einem einzigen Zuge mit 6 Stichen unter Verwendung der sich aus der nachfolgenden Tabelle I ergebenden Walzendurchmesser bis auf eine Enddicke von 0,35 mm kalt ausgewalzt.
Tabelle I
Versuch Walzendurchmesser
(mm)		 Querschnittsabnahme
beim letzten Stich
(%)
1 50 7
2 100 17
3 150 6
4 250 15
5 450 17
6 6£8 9807/0437 6
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Aus den Daten der Tabelle I ergibt sich, daß die.Versuche 5 und 6 außerhalb der Erfindung liegen. Die kaltgewalzten Bleche wurden 3 Minuten bei 85O0C entkohlend geglüht und 20 Stunden bei 12000C abschließend geglüht. Ihre magnetischen Eigenschaften ergeben sich aus dem Diagramm der Fig. 1, das eindeutig erkennen läßt, wie sich ausgezeichnete magnetische Eigenschaften bei Walzendurchmessern von maximal 300 mm ergeben. Die Querschnittsabnahme ist in diesem Fall, d.h. bei der Verwendung von Walzen gleichen Durchmessers nicht begrenzt.
Beispiel 2
Ein dem Beispiel 1 entsprechender Stahl wurde warmgewalzt, kontinuierlich geglüht und in Säure gebeizt sowie unter den aus Tabelle II ersichtlichen Bedingungen in einem einzigen Zuge mit starker Querschnittsabnahme bis auf eine Enddicke von 0,35 mm kalt ausgewalzt.
Tabelle II
Stiche
Ver- Walzen Querschnitts- walzen- Quer- walzen Quersuch durchm. abnähme durchm. Schnitts- durchm. sfcnLtts-(mm) (%) (mm) abn. (%) (mm) abn. (%)
A 50 o.B. 50 o.B. 50 o.B.
B 450 o.B. 450 o.B. 450 o.B.
C 600 o.B. 600 o.B. 600 o.B.
D 600 o.B. 600 O.B. 600 o.B.
E 450 o.B. 450 o.B. 450 o.B.
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Fortsetzung Tabelle II
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Stiche
Ver- Walzen- Querschnitts- Walzensuch durchm. abnähme (%) durchm. (mm) (mm)
Querschnittsabnahme (%)
A 50 o.B. 50 o.B.
B 450 o.B. 450 o.B.
C 600 o.B. 600 o.B.
D 600 o.B. 600 o.B.
E 450 o.B. 450 o.B.
Stiche
Ver- Walzen- Quer- Walzen- Quersuch durchm. schnitts-durehm. Schnitts-(mm) abn.(%) (mm) äbn.(%)
Walzen- Querdurchm. Schnitts-(mm) abn.(%)
A 50 15 -- -- — —
B 450 o.B. 450 o.B. 50 12
C 600 o.B. 50 o.B. 50 25
D 600 o.B. 50 16 __ — —
E 450 17 —— ——
o.B. = ohne Begrenzung.
Die einzelnen Bleche wurden unter den im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegebenen Bedingungen entkohlend und abschlidfend geglüht. Ihre magnetischen Eigenschaften sind aus dem Diagramm der Fig. 2 ersichtlich. Dabei zeigt sich die Notwendigkeit einer Querschnittsabnahme von mindestens
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während der zv&ten Hälfte des Kaltwalzens sowie mindestens eines Stichs mit einem Walzendurchmesser von höchstens 300 mm bei der Verwendung von Walzen mit unterschiedlichem Durchmesser.
Beispiel
Ein Stahl mit 0,04$ Kohlenstoff, 2,Q% Silizium, und 0,02% Aluminium wurde bis auf eine Dicke von 2,3 mm warm ausgewalzt und alsdann mit Ausnahme des Kaltwalzens entsprechend Beispiel 1 kaltgewalzt. Das Kaltwalzen erfolgte unter den aus Tabelle III ersichtlichen Bedingungen bis auf eine Enddicke von 0,3 mm.
Tabelle III
Stiche 12 3
Ver- Walzen- Quer- Walzen- Quer- Walzen- Quersuch durchm. Schnitts- durchm. Schnitts- durchm. schnitts- (mm) abn. {%) (mm) abn. {%) (mm) at>n. (%)
A 50 o.B. 50 o.B. 50 o.B.
B 600 o.B. 600 o.B. 600 o.B.
C 600 o.B. 600 o.B. 600 o.B.
D 600 o.B. 600 o.B. 600 o.B.
600 o.B. 600 o.B. 600 o.B.
F 600 o.B. 6OO o.B. 600 o.B.
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Fortsetzung Tabelle III
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Stiche i X 5 Walzen-
durchm.
(mm)		 o.B. 50 8 Walzen-
durchm.
(mm)		 Quer-
schnitts-
abn.(%)		 6 Quer-
schnitts-
abn.(%) 		■
Ver
such		 Walzen- Quer- Walzen-
durchm. Schnitts- durchm.
(mm) abn. (%) (mm)		 - o.B. 600 . - o.B. Walzen-
durchm.
(mm)		 14
A 50 50 O.Bt 600 50 o.B. 50 o.B.
B 600 150 o.B. 600 150 O.Bt 600 o.B.
C 600 250 o.B. 600 250 o.B. 600 o.B.
D 600 450 o.B. 600 450 o.B. 600 o.B.
E 600 — — o.B. 600 13
F 600 600
Quer-
schnitts-
abn.(%)
Stiche 7 - Quer-
schnitts-
abn.(%)
Ver
such		 o.B. -
A o.B. 13
B o.B. 16
G o.B. 16
D — 13
E —
F
Die magnetischen Eigenschaften der Bleche dieses Versuchs ergeben sich aus dem Diagramm der Fig. 3> das mit aller Deutlichkeit zeigt, daß der Walzendurchmesser 300 mm nicht übersteigen darf.
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Beispiel 4
Ein Stahl entsprechend Beispiel 3 wurde in der im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegebenen Weise mit Ausnahme des Kaltwalzens behandelt. Das Kaltwalzen erfolgte unter den in Tabelle IV angegebenen Bedingungen bis auf eine Enddicke von 0,30 mm.
Tabelle IV
Stiche
Ver- Walzen- Quer- Walzen- Querschnitts- Walzen- Quersuch durchm. Schnitts- durchm. abnähme (%) durchm. schnitts- (mm) abn. (%) (mm) ($$) abn. (90
A 50 o.B. 50 o.B. 50 o.B.
B 450 o.B. 450 o.B. 450 o.B.
C 50 o.B. 50 o.B. 50 o.B.
D 450 o.B. 450 o.B. 450 o.B.
Stiche
Ver- Walzen- Quer- Walzen- Quer- Walzen- Quersuch durchm. Schnitts durchm. Schnitts- durchm. schnitts-(mm) abn.(?0 (mm}. abn. (%) (mm)
A 50 o.B. 50 o.B. 50 14 .
B 450 o.B. 50 o.B. 50 16
C 50 O.B. 450 o.B. 450 17
D 450 o.B. 450 o.B. 450 15
Die magnetischen Eigenschaften der Bleche ergäen sich aus dem Diagramm der Fig. 4, das erneut die Bedeutung des Walzendurchmessers deutlich macht.
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Claims (2)

2338838 NIPPON STEEL CORPORATION No. 6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio/Japan Patentansprüche s
1.yVerfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblech^ oder -banlmit hoher magnetischer Induktion B8 von mindestens 1,9 Wb/m in Walzrichtung und geringen Eisenverlusten, bei dem ein Stahl nifc 2,5 bis 4,0% Silizium, höchstens 0,08596 Kohlenstoff und 0,010 bis 0,065% säurelösliches Aluminium warmgewalzt, bei 950 bis 12000C geglüht, abgeschreckt, mit einer Querschnittsabnahme von 81 bis 9596 ein- oder zweistufig kaltgewalzt, entkohlend sowie abschließend rekristallisierend geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltwalzen mit Walzen eines Durchmessers von höchsiais 300 mm erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltwalzen zusätzlich mit Walzen eines Durchmessers über 300 mm erfolgt und die Querschnitt sabnahme mindestens eines Stichs mit Walzen eines Durchmessers von höchstens 300 mm während der zweiten Hälfte des Kaltwalzens mindestens 10% beträgt.
A09807/0437
DE19732338898 1972-08-01 1973-08-01 Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen mit Goss-Textur Expired DE2338898C3 (de)

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