DE2338898B2 - Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen mit Goss-Textur - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen mit Goss-Textur

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DE2338898B2 DE19732338898 DE2338898A DE2338898B2 DE 2338898 B2 DE2338898 B2 DE 2338898B2 DE 19732338898 DE19732338898 DE 19732338898 DE 2338898 A DE2338898 A DE 2338898A DE 2338898 B2 DE2338898 B2 DE 2338898B2
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Description

Die i-.rtindung bezieht sich auf -Δη Verfahren zum Herstellen \on l;lektroblechen oder-bändern mit einer (I 10) [001 !-Orientierung lCioss-Te\liiri und dadurch yo bedingter guter Magnetisierbarkeit in Walzrichiung.
Kornorientiert«..* Elektroblech muß eine hohe magnetische Flußdichte b/u. Induktion und niedrige tisenverlusie besit/en Zudem eiiordert die /imehmende Miniaturisierung ein gering res Gewidll elek-Irischer Maschinen und insbesondere der Eisenkerne.
Für eine Verringerung des Gewichts tier Eisenkerne ist eine hohe magnetische Induktion eine entscheidende Voraussetzung. Die Praxis fordert daher insbesondere eine hohe Induktion Bs. ti. h. eine mannetische Hul.klichte hei einer Feldstärke von SA cm.
Im Vergleich /11 einem magnetischen Werkstoff mit niedriger Induktion besitzt ein Werkstoff mit hoher Induktion geringere E'iseinerluste bei starkem magnetischem Feld sowie eine geringere Steigerung der Eisenverluste in Abhängigkeit son der magnetischen Induktion.
Demzufolge liegt der Hrliiulung die Aufgabe zugrunde, ein kornorienliertes Elektroblech mit einer magnetischen Induktion B„ über 1.90 Wb m: und ausgezeichneter Erregung insbesondere in Wal/richlung /u schaffen.
Elektroblech mit hoher magnetischer Induktion besteht im allgemeinen aus einem eine geringe Men sie Säurclösliches Aluminium enthaltenden Stahl, wie er beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschiifl 192165η bekannt ist. Ein derartiger Stahl wird Unter Ausnutzung des das Gefüge beeinflussenden Aluminiumnitrids abschließend mit einer starken Oiiersdim!!s;ibn.ihmc von 81 bis 95% kaltgeival/!. fio Im allgemeinen lassen sich bei einem kornorientierten Lleklroblech ausgezeichnete magnetische Eigenschaften in Walzrichtung durch eine Sekundärrekristallisation mit sogenannter Goss-Texlur bzw. einer (I IC)) [001 !-Orientierung erreichen, wobei Ausscheidungen von Nitriden. Sulfiden und Oxvden eine entscheidende Rolle spielen. Nach bisheriger Auffassung behinderten diese Ausscheidungen infolge ihrer feindispersen Verteilung im Gruiulgelüge ein Kornwachsium l||U| !orderten die Sekundarrekrislallisation.
Wie weiterhin bekannt ist. wird das Aluminiumnitrid mit besonderer Orientierung in be/ug auf das (iruiulgefüge ausgeschieden 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.
Eilindumisuemäß wurde nunmehr festgesi -Ht, daß dem Wal/endtirchinesser bei dem vorerwähnten Kaltwalzen mit starker Ouerschniilsabnahme eine große Hedeuliinu hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften eines unter dem Einfluß des Aluminiumnit.ids ■lrieniierten Elektroblechszukommt.
Da die Kaltwal/bedingungen hinsichtlich der sicheren I lerstelluni! eines Flektroblechs mit hoher Induktion und niedrigen Eisenverlusten nicht ohne Bedeumn·-' sind, ist normalerweise ein Kaltv-■:'!«■!' in meh-• ere η Suchen erforderlich, um das Blech oder Band juf seine l-.nddicke zu bringen. In diesem Ziisammenh.m L2 wurde nunmehr festgestellt, daß der Wa l/endurch- !ii.'s'ser 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 Ouersehnillsabnahmc mindestens eines Stichs während der zweiten Hälfte des Kaltwalzens mindestens 10".. betragen muß
uhüleich eine Aissensehaftliche Deutung für den vorerwähnten Einfluß des Walzendurchmessers nocli :iiclii siegehen werden kann, ist anzunehmen, daß sicli mit einer Änderung des Walzdurchmessers beiir Kaltwalzen auch eine geringfügige Anderimg des Gleit- bzw. .Schlupfverhaltens an der Bleehoberfiäelu infolsie des I 'nterschiedes der Walzendurchniesser iir I {in blick auf (.las Vorhandensein der Rekristallisalionskeime für die Sekundäneknslai'.isation mit einei ! 110) [001 !-Orientierung einstellt. Diese Änderuin im Schlupfverhalten dürfte auch die Orientierung de; Korns der Primärrekristallisalioii beeinflussen um Unterschiede in dem aluminiumnitridinduziertei Korn wachst um hervorrufen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand vor Aiisführungsheispielcn und der in der Zeichnuiu dargestellten Diagramme des näheren erläutert. Ir lter Zeichnung zeigt
!•ig. 1 eine grafische Darstellung des Zusammen hamis zwischen magnetischen Eigenschaften um V'aizcndurchmesser bei einem Stahl gemäß Beispiel I
E i si. 2 eine grafische Darstellung des Zusammen hangs zwischen den magnetischen Eigenschaften mit dem Walzendurchniesser für einen Stahl uemäß Bei spiel 2.
Fig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammen hangs zwischen den magnetischen Eigenschaften um dem Walzenduixhmesser für einen Stahl gemäß Bei spiel 3 und
Fig. 4 eine grafische Darstellung ties Zusammen hangs zwischen den magnetischen Eigenschaften um dem Wal/endurclimesser für einen Stahl gemäß Bei spiel 4.
Das erl'indunysgemäße Verfahren zum Herstellei eines kornorientierten Eleklroblechs mit hoher magne lischcr Induktion und niedrigen Eisenverlusten laß sicli aufeinen Stahl mit 2.5 bis 4.0" n Silizium, höchsten:
(ΚίΝί'Ίι Kohlenstoff und 0,0Kl his ί 1.065% sämelös-Ijches Aluminium, Rest Hisen einschließlich eischntel-/ungsbedingter Verunreinig im gen a ι uv en ilen.
Siliziumgehalte über 4,(ί"':ι verursachen Schuicrigkeilen heim Kaltwalzen, wahrend Siliziumgchalie unter 2.5",, die elektrischen Higenschaflen beeinträchtigen, insbesondere den elektrischen Widerstand verringern und die T-.isenverlusle erhöhen
Der Stahl muü auch hinreiciiend Kohlensioil enthalten, um in Abhängigkeit vom Siliziumgehall mindestens eine teilweise ^-Umwandlung sicherzustellen Kohlenstoffgehalt^ über 0,085"., heeinlräehiigen dagegen die magnetische Induktion und erschweren das T'nikohlungsgUihen.
IXi.s Aluminium stellt dagegen die entscheidende \ orausscizung Für eine hohe Induktion dar. weswegen sich der Aluminiumgehali innerhalb der \orerv.ahmen Cichaltsgren/en bewegen muli um eine hinreichendi· Sekimdärrekristailisaiion und eine hohe Induktion /u gewährleisten.
Auliei den vorerwähnten T.lcmentcn k.mri dei' Stahl auch noch die üblichen Verunreinigungen, «ι; beispielweise Schwefel, enthalten, '"'bliche Stahle enthalten normalerweise 0.002",ι Stickstof, was ausreichend ist. um das Aluminium als Nitrid abzubinden.
Die dem erlindiingsgemüßen \ erfahren /u unlerwerlendcii Stähle werden in üblicher Weise hergestellt und /u Blöcken oder Brammen vergossen. Diese werden alsdann warmgewalzt und gehaspelt novmc anschließend in einer oder zwei Stufen kaltgewalzt, wobei allerdings das Kaltwalzen in dv.r letzten Stufe mit einer starken Querschniltsabnahme son ".| bis 45",. erfolgen muß.
\ or dem erwähnten Kaltwalzen mit starker O'.icrschniltsabnahme erfolgt ein 30 Sekunden bis 3(! Minuten dauerndes (ilühen bei 950 bis 12(10 C zur Bildung des Aluminiumnitrids. Je nach Kohlenstoff- und Siliziumgehalt wird der Stahl danach innerhalb von 2 bis 200 Sekunden aus dem 1 einperaturheieich son 750 bi.·. l)50 (.' zum Ausscheiden des Aluminiumnitrid·· auf 4(K) C abgesehreckt. Diese Bedingungen müssen als Voraussetzung für eine reproduzierbare Nekundarrckrislallisation eingehalten werden, um eine hohe magnetische Thißdichte zu gewährleisten, tileichwohl liegt die entscheidende Bedeutung in dem vorerwähnten hohen Verformungsgrad beim Kaltwalzen.
Das Kaltwalzen kann in einem üblichen Kaltwalzwerk erfolgen, wobei jedoch der W alzeiidurehmesser beim Walzen mit Walzen desselben Durchmessers 300mm r.idil übersteigen darf Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, dann lassen sich optimale magr-jtische Higensehaflen nicht erreichen. ,Andererseits kann mit Walz.endurehmessern über 300 mm gea-beitet werden, wenn gleichzeitig Walzen mit einem Durchmesser von höchstens 3(K) mm eingesetzt werden und mindestens ein Stich mit einer OuersiJinittsabiiahme von mindestens 10"„ unter Yerwendimii von Walzen mit einem Durchmesser von höchstens 30llmm in der /weilen Hälfte iln Kallwal/ens einschließlich des lel/ten Stichs erfolgt. Liegt der Wul/endurehmesser dagegen über 300 mm und Jie (Juerschnittsabnahme in der 1 lulphase unter 10%. dann läßt sich eine Verbesserung der magnetischen I'.igenschaflen nicht erreichen.
I !nler ilem let/ten Stich beim abschließenden Kaltwalzen mit hoher Ouersehnittsahnahme ist de;jenige Sticli /u verstehen, mit dem das Blech oder Band im wesentlichen auf seine Knddiekc gebracht wird. Dem steht nicht entgegen, daß das Blech oder Band anschließend noch mit wenigen Prozent Querhehniitsabnahme dressiert wird.
Beispiel 1
lin Stahl mit 0.04"ι, Kohlenstoff. 2.9",. Silizium und 0.03"» Aluminium wurde bis auf eine Dicke von 2.3 mm warm ausgewalzt. Das Warmbad wurde 2 Minuten bei I !50 C geglüht, in Säure gebeizt und in jinem ein/igen /line mit 6 Suchen unter Verwendung der sich aus der naei olgenden Tabelle I ergehenden v\ al/endurehmesser h':, auf eine l'nddicke von 0.35 mm kalt ausgewalzt.
Tabelle I
Sik h
50
HH)
150
250
450
600
17
15
17
(t
Aus den Daten der Tabelle I ergib1 sich, daß die Versuche 5 und fi außerhalb der T.rtindung liegen. Die kaltgewalzten Bleche wurden 3 Minuten bei S50 (.' entkohlend geglüht und 20 Stunden bei 1200 C abschließend geglüht. Ihre magnetischen Higcnschaften ergehen sich aus dem Diagramm der Tig. I. das .45 eindeutig erkennen läßt, wie sich ausgezeichnete magnetische T'igenschafteii bei Walz.endurehmessern \on maximal 300mm ergehen. Die (^uerschnittsabnahme ist in diesem Tall. d. h. bei der Verwendung von Walzen gleichen Durehmessers, nicht begrenzt.
Beispiel 2
Tin dem Beispiel 1 entsprechender Stahl wurde warmgewalzt, kontinuierlich geglüht und in Säure gebeizt sowie unter den aus Tabelle Il ersichtlichen S5 Bedingungen in einem einzigen /uge mil starker (,Hierschnitlsabnalime bis auf eine Tnddicke von 0.35 mm kalt ausuewal/t.
Tabelle Il
\ L-I Mk Il
A
B
suche
Wiil/cniliirt. li I in in I
50
450
I "iil
o.B
ο. Β
VV .,ί/L-llltlll viii llllllll
ι
I .1 nuhme
ι" 1.1
o.B.
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W.ll/i.'hilllldlillC-.siM
50
450
(„hiL'i'scliniti·*
.ihiiiihinc
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Μ κ he
W .tl/CMliltl ί IltlH'ssL" I
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I .ihtuhnii'		 λίκΙιικ limesser <.MkM s. hllllls
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t nintι J Γ,,ι imml ("ill
f 600 600 o.B.
I) 600 600 o. Ii
[.■ 450 I
: o. Ii.		 450 o.B.
o. Ii. :
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\V:il/endiiri hinesser (mml
6( Il)
450
Olk'l si. luiMls
.ihn.ihme I" 1.1
Tabelle Il I lortsetzuiiü)
4 Wiil/eii-
diircli-
iuesser
Versuch I nuu 1
50
Λ 450
B 600
C 600
D 450
E
iiiirch-
nicsser		 jhn.ihmc Stiche
d		 .1
scluiiiis-
liihnie		 (Him) I "ill W;il/en-
(luii.li-
niessei
I "..I ~V ο. H. Inuui
>.B. 450 o.B. 50
o. B. 600 o.B. 450
o.B. 600 o.B. 600
o. B. 450 o. B. 600
ο B. 450
ihiiiilime durch
messer		 Oiiersdiiiills-
iihnitluiH·		 durch
messer
I".. I llllllll l"..| llllllll
15
o.B. 450 o. B. 50
o. B. 50 o.B. 50
o.B. 50 16
17
;ibn;ihiiK·
I "ill
ο. H. diine Beurcii/unt
Die einzelnen Bleche wurden unter den im Zusammenhang mit Beispiel I angegebenen entkohlend und abschließend geglüht. Ihre magnetischen Eigenschaften sind aus dem Diagramm der Hg. '. ersichtlich. Dabei zeigt sich die Notwendigkeit einer Querschnittsabnahmc von mindestens 10% wahrem der zweiten Hälfte des Kaltwalzens sowie mindestens ties letzten Stichs mit einem Walzcndiirchmesscr vor höchstens 300 mm bei der Verwendung von Walzen mit unterschiedlichem Durchmesser.
Beispiel 3
Ein Stahl mit 0.04",, Kohlenstoff. 2.N"„ Silizium und 0.02"·.. Aluminium wurde bis auf eine Dicke von 2.3 mir warm ausgewalzt und alsdann mit Ausnahme des Kaltwalzens entsprechend Beispiel I kaltgewalzt. Da:· Kaltwalzen erfolgte unter den aus Tabelle III ersichtlichen Bedingungen bis auf eine Enddicke von 0.3 mm
Tabelle III
Stiche
Versuch
Λ B C D E F
iirch messer '.hicrschnilts-
.lbnalunc		 W.il/eiultirchin csscr 'Querschnitts
ühnahmc
UIUl I "..I I in ml l"..l
50 o. B. 50 o.B.
600 ο. Β 600 o.B.
600 o.B. 600 o.B.
600 o.B. 600 o.B.
600 o.B. 600 o.B.
600 o.B. 600 o.B.
W'.il/end υ rcfi messer .ihn.ihn
I mm) ("..I
50 ο. Α
600 o.B
6(M) o.B
600 o.B
600 o.B
600 o.B
Tabelle III (Fortsctziinu)
j W .li/eti-
messcr		 .ihn.ihme \\.il/en-
durcli-
messer		 Querschnills-
.ihn.ihme		 Stiche durch
messer		 •Juerschnitts-
uhmihme		 VV.i!/en-
durch-
messer		 Uuerschnitis-
abnahmc		 > VV.il/cn-
durch
messer		 Querschnüls-
(mml |"„ I (mmi Γ..Ι f. !mml (1M imml Γ-Ό) Imml ("■»1
ersuch 50 o.B. 50 o.B. 50 14
600 o.B. 600 o. B. 600 ...B. 50 o.B. 50 13
Λ 600 o.B 600 o.B. 600 o.B. 150 o.B. 150 16
B
C
1I MIfIl I
Wal/cn
ilurch-
IllCSsei
I min I
I/ 600
ι; 600
ι· 600
Fortsetzung
SlK Iv:
(,hlClsiilMllls
abii.ihtne
"..I
ο. B.
ο. n.
o. H.
Wal/cn·
ιΐιικίι-iih'\mt
ι ium t
(.IllClschllllts
.ihn.dune I "-I
600 ■ (V H. 600 i cv B. 600 i (v B.
Wal/en·
.liiuh-
(,)ικί .ι,Ιιηι! I s '' "j (Jik/rschmlls-
6( H)
6Oi)
600
,ι Imi.iIimk'
(V B.
π. B.
13
iiuh ι
mom
111)111)
250
450
,t hn;i h τικ* " ,i I
ο. B.
(ν B.
V. ,d/en-(hi Il ti messer ι mm]
250
450
Oiicrscliiiilts alinahmc
Die magnetischen lMgensehaftcn der Bleche dieses Versuchs ergehen sich ans dein IJiagramm tier I' i g. 3. das tnil aller Deutlichkeil /eigl. daß der Wal/cndurehmesser 300 mm nicht iibersleigen darf.
Beispiel 4
Fin Stahl entsprechend Beispiel 3 wurde in der im Zusammenhang mit Beispiel I angegebenen Weise mi Ausnahme des Kaltwalzens behandelt. Das Kaltwalzen erfolgte unter den in Tabelle IV angegebenen Bedingungei his auf eine Enddicke von 0.30 mm.
Tabelle IV
Suche
Wal/ciiiliiret
f mm)
Λ 50
B 450
C 50
D 4M)
.ihn.ihmc ι"» ι
(V B. ο B. ο. B. ο. B.
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ο. B.
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50 450
50 450
(JucrschniliN abnähme
o.B. o. B. o.B. o.B.
Tabelle !V ι Fortsetzung)
Suche
\ er
B
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50 o.B.
450 o.B.
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(mim
50
50
450
450
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" Ii I
o.B.
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W.11/en lld rc h messe mm I
50
50
450
450
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14 16 17 15
!netischen Eigenschaflen der Bleche ergeben sich aus dem Diagramm der [·' i g. 4. das erneut di des Wal/cndiirchmessers deutlich macht.
Hierzu 2 Blatt Zeicbnuneen
409 550/2<

Claims (2)

""atentaiisprüche:
1. Verfuhren zum Herstellen von Eleklrohlechen oder -bändern mit Goss-Textur mit hoher magne- s lischer Induktion BH von mindestens l.'iWhnr
in Walzrichluiig und geringen Eisenverlusien. hei dem ein Stahl, bestehend aus 2.5 bis 4.0",, Sili/ium. höchstens 0.0,S5"„ Kolilensioff. 0.010 bis O.ilio",. snurclösliches Aluminium und Rest Eisen mit den Üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, vuirmgeual/t. bei 950 bis 1200 C geglüht, -ihgeschreekl. mit einer Quersehnitisahnahme von Nl bis c)5"ii ein- oder zweistufig kaltgewalzt, entkohlend sowie abschließend reknstallisierend geglüht i.<, * ird. dadurch g e k e η η / e i c h η e t. dall das Kaltwalzen mit Walzen eines Durchmesser* von höchstens 30(1 mm erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichne i. daß das Kalt« aI/en zusäi/üch mit WaI/en -« eines Durchmessers über 300 mm erfolgt, mit der Maßgabe, da!.! mindestens der letzte Stich mit W al-/en eines Durchmessers von höchstens 3oomm im ti mi; einem Wal/grad vi-:i mindestens |n"„ durchgeführt wird. -5
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