DE2350774A1

DE2350774A1 - Verfahren zum herstellen kornorientierten elektroblechs

Info

Publication number: DE2350774A1
Application number: DE19732350774
Authority: DE
Inventors: Hyogo Himeji; Yozo Suga; Kiyoshi Tanaka; Shozo Watanabe
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1974-04-18
Also published as: BR7307945D0; US3895974A; GB1430434A; SE387131B; DE2350774B2; BE805861A; SU682142A3; FR2202943A1; JPS4959029A; JPS5037134B2; IT995734B; FR2202943B1

Description

9 ^ R Π 7 7 L

Dipl.-Ing. H. öauenland ■ On.-ing R. König · Dipl.-lng. K, Bergen Patentanwälte > 4Ddd Düsseldorf so · Cecilienallee 7s · Telefon 432733

9.Oktober 1973 28 947 K

NIPPON STEEL CORPORATION No. 6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio /Japan

"Verfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblechs"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblechs oder -bandsmit einer in die Walzrichtung fallenden Magnetisierungsachse £~ ioo__7 .

Siliziumstähle werden in großem Umfange zum Herstellen von kornorientiertem Elektroblech mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter verwendet, wobei es allgemein bekannt ist, daß die Magnetisierung in der /"lOO^JT^R-ichtung entlang den drei tetragonalen Achsen besonders gut ist. Bei kornorientiertem Elektroblech fällt die /~ΊθΟ_7-Achse in die Walzrichtung,während die (11O)-Ebene parallel zur Walzebene verläuft und sich eine (i10)/_~O01__7-0rientierung ergibt.

Die vorerwähnte Kornorientierung läßt sich durch ein abschließendes Rekristallisationsglühen des auf seine Enddicke kaltgewalzten Blechs oder Bands einstellen.

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Kornorientiertes Elektroblech wird vornehmlich zum- Herstellen von Kernen -für Transformatoren oder- andere elektrische Maschinen verwendet und muß daher eine gute Erregung sowie niedrige Wattverluste "besitzen.

Als Kennzeichen für eine gute Erregung dient hier die Induktion B_g eines Eisenkerns bei einer magnetischen Feldstärke von 800 A/m, während die Wattverluste bei einer magnetischen Induktion von 1,7 Wb/m und einer Frequenz von 50 Hz im Wechselgeld bestimmt werden.

In jüngster Zeit geht die Tendenz bei elektrischen Maschinen zu immer größeren Einheiten, so daß zahlreiche Versuche unternommen wurden, die Induktion zu erhöhen, gleichseitig aber das Gewicht der Eisenkerne zu verringern. Dies erfordert ein Elektroblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften bei hoher Induktion,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde₅ ein kornorientiertes Elektroblech mit einer- magnetischen Induktion in der- Walzrichtung von mindestens 1,85 Wb/m zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe geht von eixaein "/erfahren aus, bei dem ein Siliziumstahl mit 2P/q bis k-_s5% Silizium, 0,010 Ms 0,045$, vorzugsweise 0_s 02? bis 0,045% säurelöslichem Aluminium und 0,0030 bis O₅0095$? vorzugsweise 0,0065 Ms 0,0080$ Stickstoff- Rest Eisen einschließlich erschmelsungsfoedingter Verunreinigungen warm- und anschließend bis auf die Enddicke kaltgewalzt sowie bei hoher Temperatur schlussgeglüht wird«. Dabei wird das warmgewalzte Blech bzij_H Band erfindungsgemäß bei einer Temperatur von 700 bis 900⁰C, vorzugsweise bei 720 bis 850 C mit einem Verformungsgrad von 5 bis 20$ _? vorzugsweise 10 bis 16$ warmverformt und vor dem Kaltwalzen mürL2sc.

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auf dieser Temperatur gehalten. Der Stahl kann noch 0,025 Ms 0,060% Kohlenstoff, unter 0,15% Mangan, unter 0,025% Phosphor und unter 0,030% Schwefel enthalten; er muß im Hinblick auf seine magnetischen Eigenschaft in einem starken magnetischen Feld mindestens 2% Silizium enthalten. Da eine feindisperse Ausscheidungsphase erforderlich ist, um dem Stahl "bei der SekundärrekristÄllisation ein orientiertes Gefüge zu geben, muß der Stahl vor allem hinreichend gelöstes Aluminium und Stickstoff enthalten, um Aluminiumnitrid als Ausscheidungsphase zu bilden.

Bei einem Aluminiumgehalt unter 0,010% reicht die Menge des Aluminiumnitrids zur Bildung einer feindispersen Ausscheidungsphase nicht ausο Andererseits führen Aluminiumgehalte über 0,045% nicht zu einer feindispersen Aluminiumnitrid-Ausscheidungsphase ο Aus diesem Grunde muß der Aluminiumgehalt des Stahls 0^01 bis O₅045% betragen.

Liegt der Stickstoffgehalt· unter Oc,OO3Q%_s so reicht die Menge des Aluminiumnitrids nicht aus₉ während bei Stick= stoffgehalten über 0_sO095% Oberflächenfehler wie bei= spielsweise Blasen auftreten. Der Gesamtgehalt an Stickstoff muß daher 0,0030 bis 0,0095% betragen«

Der Stahl obenerwähnter Zusammensetzung wird nach dem Warmwalzen bzw. vor dem Kaltwalzen leicht warmverformt, um eine geeignete Aluminiumnitrid-Ausscheidwigsphase zu bilden₉ die Voraussetzung für ein kornorientiertes

Elektroblech mit einer Induktion von mindestens 1,85 ist.

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Aus der japanischen Auslegeschrift Sho 40-15644 ist es bereits "bekannt, über die Aluminiumnitrid-Ausscheidungsphase die Sekundärrekristallisation zu beeinflussen und diese Phase vor dem Kaltwalzen zu verändern, um ein kornorientiertes Blech mit hoher Induktion herzustellen. Dies geschieht jedoch im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren durch ein 30 Sekunden bis 30 Minuten dauerndes Glühen bei 900 bis 1200⁰C.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das leichte Warmverformen bei einer Temperatur, bei der sich das Aluminiumnitrid plötzlich feindispers und gleichmäßig verteilt in einer Form ausscheidet, die eine rasche Sekundärrekristallisation ergibt. Demzufolge unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich von anderen Verfahren, bei denen die Aluminiumnitrid-Ausscheidungsphase nach einem leichten Kaltverformen oder auch ohne jede Verformung eingestellt wird.

Um bei dem bekannten Verfahren die Aluminiumnitrid-Phase einzustellen, ist ein besonderer Glühofen für das Hochtemperaturglühen erforderlich^ während die Aluminiumnitrid-Phase bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar nach dem üblichen Warmwalzen lediglich unter Einhaltung spezieller Walzbedingungen, mit einem üblichen Walzgerüst eingestellt wird«, Somit erfordert das erfindungsgemäße Verfahren keine besonderen Investitionen oder kostenverursachenden Maßnahmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen taid der Zeichnung des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen?

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Fig, 1 die Abhängigkeit der Induktion B_g von dem Verformungsgrad bei dem erfindungsgemäßen leichten Warmwalzen,

F&g. 2 die Abhängigkeit der Induktion vom Biegeradius und der Biegetemperatur,

Fig. 5 die Abhängigkeit der Induktion von der Haltezeit nach dem erfindungsgemäßen leichten Warmwalzen und

Fig. 4 bis 6 elektronenoptische Gefügeaufnahmen der AlM-Ausschexüngsphase.

Die Kurven des Diagramms gemäß Fig_a 1 wurden an 2 «,3mm dicken warmgewalzten Blechproben aus einem Stahl mit 2,95% Silizium, 0_?025§S Aluminium, 0,0058$ Gesamtstick= stoff ermittelt, die rasch auf 700 bis 1100 ⁰C erwärmt, alsdann mit unterschiedlichen Dickenabnahmen bis etwa 2β5ό leicht warmgewalzt, 4 Sekunden auf der vorerwähnten Temperatur gehalten, in Salzwasser abgeschreckt, bis auf eine Dicke von 0,30 mm kaltgewalzt, in feuchtem Ifasserstoff entkohlend geglüht und schließlich zur Sekundärrekristallisation bei hoher Temperatur schlußgeglüht wurden.

Der Verlauf der Kurven im Diagramm der Figo 1 zeigt deutlich, daß sich bei einem leichten Warmwalzen im Temperaturbereich von 700 bis' 1100°C mit einer Dickenabnahme von 3 bis 2O?6 eine besonders hohe Induktion ergibt.

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Obgleich sämtliche Proben mit verhältnismäßig geringer Querschnittsabnahme warmgewalzt wurden, läßt sich eine hohe magnetische Induktion auch durch eine andersartige leichte Warmverformung, beispielsweise in einer Rollenricht- oder Streckrichtmaschine, erreichen.

Das Diagramm der Fig. 2 bezieht sich auf Blechproben der vorerwähnten Art, die rasch auf 500 bis 1000⁰C erwärmt und alsdann um Dorne mit einem Radius von 25 mm und 50 mm gebogen, 4 Sekunden bei der vorerwähnten Temperatur gehalten, in Salzwasser abgeschreckt und alsdann in der vorerwähnten Weise weiterbehandelt wurden.

Entsprechend, den beiden Biegpradien von 25 mm und 50 mm beträgt der maximale Verformungsgrad 4,4% bzw. 2,3%. Der Verlauf der beiden Kurven des Diagramms der Fig. 2 zeigt5 daß es auf die Art der Warmverformung nicht ankommt, wenn nur die Temperatur und eier Verformungsgrad richtig gewählt sind»

Anderseits ist es erforderliche, daß sich die Aluminiumnitrid-Phase in einer günstigen Form ausscheidet. Aus diesem Grunde \fird das leicht verformte Gut eine bestimmte Zeit bei der Warmverformungstemperatur gehalten, ■um die Ausscheidungsphase zu beeinflussen.

Aus dem Diagramm der Figo3 ergibt sich die Abhängigkeit der Induktion von der Haltezeit.Die betreffenden Versuche wurden mit fünf 2,5 mm dicken Probeblechen durchgeführt, die rasch auf 800⁰C erwärmt wurden und aus einem Stahl mit 2,5 bis 3-,2% Silizium, 0,015 bis 0,025% Aluminium und 0,005 bis 0,0070% Gesamtstickstoff bestanden.Nach dem Erwärmen wurden die Probebleche mit einer Dickenabnahme von. 3s5 bis. 10,5% leicht warmgewalzt und danach

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verschieden lang auf einer Temperatur von etwa 750 C gehalten, in Salzwasser abgeschreckt, Ms auf eine Enddicke von 0,30 mm kalt ausgewalzt und entkohlend "geglüht, sowie "bei hoher Temperatur schlußgeglüht. Die Lage der Meßpunkte im Diagramm der Fig. 3 zeigt, daß die Haltezeit mindestens 2 Sekunden betragen muß.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient das Aluminiumnitrid der Beeinflussung der Sekundärrekristallisation und das leichte Warmverformen dem Einstellen der Aluminiumnitrid-Ausscheidungsphase .

Um die Bedeutung des leichten Warmverformens auf die Ausbildung der Aluminiumnitrid-Ausscheidungsphase zu erläutern, wurden die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Proben in jeder Verfahrensstufe chemisch und elektronenoptisch unterachto Dabei ergaben sich die aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlichen Stickstoffgehalte (als Aluminiumnitrid)_β

	Tabelle	I	800	0%	⁰C	900°	C	10%
			48	11%	0%	52
	700	⁰C		51	49
	0%	11%
warmge	47	52
walzt
28

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Die Daten der Tabelle I zeigen, daß die Menge des AIuminiumnitrids -unabhängig von dem erfindungsgemäßen leichten Warmverformen ansteigt, wenn die Proben geglüht werden. Gleichzeitig zeigt sich jedoch auch, daß die Menge des Aluminiumnitrids nach einem leichten Warmverformen größer ist.

Darüber hinaus zeigen jedoch die elektronenoptischen Gefügeaufnahmen einen deutlichen Unterschied der Aluminiumausscheidungen im unbehandelten und im leicht warmgewalzten Zustand, So gibt Fig. 4 die Aluminiumnitridverteilung eines warmgewalzten Blechs, Fig₀ 5 die Aluminiumnitridverteilung eines warmgex^alzten und rasch auf 800 C erwärmten sowie ohne das erfindungsgemäße leichte Warmverformen abgekühlten Blechs und Fig_a 6 die AIuminiumnitridverteilung und -ausbildung eines Blechs wieder, das rasch auf 800⁰G erwärmt und alsdann erfinäungsgemäß mit einer Diekenabnahme von 11% leicht warmgewalzt wurde„

Ein Vergleich der Gefügeaufnahmen der F±g_e 4 und 6 zeigt deutlich;, wie sich allein durch das leichte Warmwalzen feindisperse und gleichmäßig verteilte Aluininiumnitridausscheidungen ergeben« Dagegen liegen die AIuminiuMiitrldansseheidiuagea ohne das erfindungsgemäße leichte Warmwalzen als Flocken und in unregelmäßiger Vei'teilvng ?or-,

Die Versuche zeigen₃ daß es mit dem zusätzlichen leichten Warmverformen nach der Erfindung möglich ist,'ein kornorientiertes Elektroblech mit hoher Induktion herzustellen, da, das leichte Warmverformen ein feindispers und gleichmäßig verteiltes Aluminiumnitrid ergibt, das sich in bemerkenswerter Weise beim Kaltwalzen der Primärrekristallisationöer der Sekundärrekristallisation auswirkt.

Beispiel 1

Zwölf 180 mm dicke Platten aus einem Siliziumstahl mit 3,05% Silizium, O₅ 023% Aluminium, 0,0063% Ge samt stick= stoff und üblichen Verunreinigungen wurden kontinuier= lieh bis auf eine Dicke von 2₉25 mm warmgewalzt und un= ter den sich aus der nachfolgenden Tabelle II ergeben= den Bedingungen in herkömmlicher Weise (A) und erfindungs= gemäß (B) behandelt» Anschließend wurden die warmgewalzten Bleche bis auf eine Enddicke von 0_P30 mm kaltgewalzt;, in feuchtem Wasserstoff drei Minuten bei 830⁰C entkohlend geglüht und abschließend 20 Stunden bei 1200⁰C geglüht, um kornorientierte Bleche herzustellen= Die Messungen erfolgten an 12 Punkten üblicher 25 cm-Epsteinproben,,

Die magnetischen Eigenschaften der einzelnen Proben
ergeben sich ebenfalls aus der Tabelle II»

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Tabelle II

	Tertig- gerüst	Diekenab- nalme 00 Geschwin= digkeit (m/iain)	10 550	B	10 550
β	ündtemperatur. (⁰G)	830=850	830 - 850
P ~	Wass erkühlung 10m hinter dem ler·= tiggerüst (etwa. 1 see c)	Ifasserkühlung et w~a 40 m hinter dem Fertiggerüst (etwa 4 see.)
Easpel- (⁰C) temperatur	500	500
ffattverluste ¥ 17/50 (W/kg)	1.423 (1.34 = 1.52)	1o198 (1o12 - 1.25)
Enduktion Bg (Wb/m²)	1o764 (1o73 - 1.82)	1.893 (1.86 - 1.93)

1.1

! η e-- "jl ·,] Λ I f. ,; rf .;

■/ U ο o y O / U '<· 1 ώ

Die Daten der Tabelle II zeigen«, daß das erfindungsgemäße Halten nach dem Verlassen des Fertiggerüsts eine wesentlich "bessere magnetische Induktion ergibt»

Beispiel 2

Die in üblicher Weise warmgewalzten Bleche des Beispiels 1 wurden in der sich aus der nachfolgenden Tabelle III ergebenden Weise leicht warmgewalzt, bis auf eine Dicke
vom 0,30 mm kaltgewalzt, entkohlend geglüht und schlußgeglüht „

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Tabelle III

lemperOpN •atur^{1 o;}	Verfor mungsgrad	Haltezeit (see)	Wattver luste W 17/50 (W/kg)	Induktion B₈ (Wb/m²)
	0	3	1.48	1.74
600	10,5	3	1.40	1,77
	11,0	1	1,43	1,76
	0	3	1.41	1.76
890	5,5 10,0	3 3	1.21 1.12	1.89 1.92
	10,5	0,5	1.33	1.83
	0	3	1,54	1,73
1000	9,5	3	1,34	1,83
	10,5	1,5	1,37	1,79
lediglich	warmgewalzt		1.43	1,75

Die Daten der Tabelle III beweisen deutlich die merkliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften durch das erfindungsgemäße leichte Warmverformen.

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Claims

NIPPON STEEL CORPORATION

No. 6-3, 2-chome, Ote-machi,- Chiyoda-ku, Tokio /Japan

Patentansprüche;

Verfahren zum Herstellen kornorientierten Elektroblechs mit hoher magnetischer Induktion und geringen Wattverlusten, bei dem ein Stahl mit mindestens 2,0% Silizium, 0,010 bis O,O459o säurelöslichem Aluminium, 0,0030 bis 0,009596 Stickstoff, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen warmgewalzt, kaltgewalzt und das kaltgewalzte Blech bei hoher Temperatur schlußgeglüht wird, dadurch gekennz eichn e t, daß das warmgewalzte Blech bei einem Verformungs-

o grad von 3 Ms 20% und eine Temperatur von 700 bis 900 C leicht warmverformt und danach vor dem Kaltwalzen mindestens 2 Sekunden bei dieser Temperatur gehalten wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein warmgewalzter Stahl mit 2,0 bis 4,5% Silizium, 0,027 bis 0,045% säurelöslichem Aluminium und 0,0065 bis 0,0095% Stickstoff mit einem Verformungsgrad von 10 bis 16% bei 720 bis 830⁰C leicht warmverformt wird.

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