DE2422073B2 - Verfahren zum Herstellen von Silicium-Stahl mit hoher Permeabilität - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Silicium-Stahl mit hoher Permeabilität

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Description

und Rest Eisen mit den üblichen herstellungs- 35 Abkühlungsgeschwindigkeit nach der Glühung ab, bedingten Verunreinigungen besteht, mit der während welcher das AlN ausgeschieden worden ist. Maßgabe, daß das Verhältnis des Wertes der Nach der US-PS 36 32 456 wird ein warmgewalztes obengenannten Äquivalenzgleichung zum Schwe- Band in Abhängigkeit vom Siliciumgehalt bei einer felgehalt im Bereich von 2,0 bis 4,75 liegt. Temperatur von 750 bis 1200° C geglüht, anschlie-
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch 40 ßend rasch abgekühlt und dann wenigstens zwei Kaltgekennzeichnet, daß die nach dem Warmwalzen walzungen unterworfen. Nach der US-PS 36 36 579 durchzuführende Glühung bei 788 bis 899° C wird ein Stahl mit 2,5 bis 4,0 Vo Silicium bei einer erfolgt Temperatur von 950 bis 1200° C geglüht, worauf er
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- von dieser Temperatur auf eine Temperatur von kennzeichnist, daß der Verformungsgrad beim 45 wenigstens 4000C abgeschreckt und sodann kalt Kaltwaken wenigstens 85 Vo beträgt. ausgewalzt wird.
Die bekannten Verfahren sind jedoch samt und
- sonders nicht imstande, auf technisch einfach repro
duzierbare Weise und kostengünstig Elektrostahl-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 50 bleche mit der hohen angestrebten Permeabilität von von Elektroblech mit Goss-Textur, bei dem eine wenigstens 1850 bei 795,8 A/m zu liefern. Insbeson-Stahllegierung, bestehend aus 2,6 bis 4,0 Vo Silicium, dere besaßen die nach dem bekannten Verfahren bis zu 0,07 Vo Kohlenstoff, 0,03 bis 0,24 Vo Mangan, hergestellten Elektrostahlbleche ein~n Gefügeaufbau, 0,01 bis 0.,07Vo Schwefel, 0,015 bis 0,04Vo Aiumi- der der Entwicklung hochqualitativer magnetischer nium, bis zu 0,02 Vo Stickstoff, Rest Eisen mit den 55 Eigenschaften entgegenstand,
üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,
warmgewalzt, 15 Sekunden bis 2 Stunden lang bei ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so bis 9:i7° C geglüht, abgekühlt, mit einem Ver- auszubilden, daß in technisch zuverlässiger und formungsgrad von wenigstens 80 Vo kaltgewalzt, ent- kostengünstiger Weise die Herstellung von kornkohlt und sekundärrekristallisiert wird. 60 orientierten Elektroblechen mit einer Permeabilität
Ein derartiges Verfahren ist im wesentlichen bereits von wenigstens 1850 bei 795,8 A/m gestattet wird,
aus der ITR.-PS 20 07 129 bekannt. Bei diesem be- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von einer
kannten Verfahren wird eine Stahllegierung, bestehend Stahllegierung ausgegangen wird, die außerdem noch aus bis zu 4Ve Silicium, 0,003 bis 0,1Vo Schwefel, 0,1 bis 0,5 Vo Kupfer enthält, daß nach der nach dem 0,01 bis 0,065Vo Aluminium, weniger als 0,085Vo 65 Warmwalzen durchzuführenden Glühung mit einer Kohlenstoff, gegebenenfalls aus jeweils bis zu 1 Vo an Temperaturänderungsgeschwindigkeit abgekühlt wird, Vanadium, Mangan und Molybdän sowie gegebenen- die gleich der sich in ruhender Luft einstellenden ist, falls bis 0.5 Vo an Wolfram und bis 0,1 Vo an Bor, und daß die Kaltwalzung einstufig vorgenommen
3 4
wird. Durch die Erfindung wird somit der Fachwelt 2.0 bis 4,75 liegt. Auch bei dieser letztgenannten ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat es von Elektrostahlblech mit Goss-Textur und einer sich als vorteilhaft herausgestellt, daß der VeEfOr-Permeabilität von wenigstens 1850 bei 795,8 A/m an mungsgrad beim Kaltwalzen wenigstens 85 % beträgt die Hand gegeben, wobei das Ausgangsmaterial eben- 5 Die Vorgänge des Schmeizens, Abgießens, Warmso bedeutsam ist wie die Verarbeitung desselben. Bei walzens, Glühens, Kaltwalzens, Entkohlens und dem Verfahren nach der Erfindung wird ein warm- Schluß-Texturglühens stellen als solche nichts Neues gewalztes Band aus Si-Stahl in an sich bekannter dar. Demzufolge gestattet die Erfindung die Anwen-Weise 15 Sekunden bis 2 Stunden lang bei einer dung aller anwendbaren Arbeitsweisen der Stahl-Temperatur von 760 bis 972° C geglüht, worauf das io erzeugung. Von dem Glühen des warmgewalzten wanngewalzte Band nach dieser Glühung mit einer Bandes bei einer Temperatur von 760 bis 927° C Temperaturänderungsgeschwindigkeit abgekühlt wird, wird jedoch angenommen, daß es sich ganz besonders die gleich der sich in ruhender Luft einstellenden ist, vorteilhaft auswirkt, da es den Stahl zum Kaltwalzen worauf .der abgekühlte Stahl in an sich bekannter konditioniert und mithin einen Vorgang darstellt, bei Weise mit einem Walzgrad von wenigstens 80%, 15 welchem sich Komwachstumsinhibitoren ausbilden jedoch im Gegensatz zu üblichen Arbeitsweisen ein- können. Als besonders bedeutsam wird dabei angestufig kaltgewalzt wird. sehen, daß die genannte Glühbehandlung die Gleich-
Von dem aus der FR-PS 2007 129 bekannten förmigkeit erhöht, in welcher die Inhibitoren verteilt Verfahren unterscheidet sich das Verfahren nach der werden, da im wesentlichen bei Temperaturen unterErfindung dadurch, daß von einer Stahllegierung aus- ao halb von 927° C lediglich eine Ferrit-Phase im Stahl gegangen wird, in welcher ein Kupfergehalt von 0,1 vorliegt. Dieses steht im Gegensatz zum Vorliegen bis 0,5 % vorgeschrieben ist, daß nach der nach dem von Austenit- und Ferrit-Phasen und den unterWarmwalzen durchzuführenden Glühung obligato- schiedlichen Löslichkeiten der Inhibitor-Elemente in risch mit einer Temperaturänderungsgeschwindigkeit jeder der Phasen bei etwas höherer Temperatur. Als abgekühlt wird, die gleich der sich in ruhender Luft as Inhibitoren kommen im Rahmen der vorliegenden einstellenden ist, und daß die Kaltwalzung einstufig Erfindung in erster Linie Aluminiumnitrid und Manvorgenommen wird. Im Gegensatz zu dem Verfahren gansulfid und/oder Mangan-Kupfer-Sulfid in Betracht, nach der US-PS 32 87 183 ist bei dem Verfahren welche im folgenden eingehend erörtert werden. Der nach der Erfindung eine maximale Glühtemperatur jeweils verwendeten Glühatmosphäre kommt keine von 927° C vorgeschrieben, wohingegen das bekannte 30 besondere Bedeutung zu. Als Beispiele seien Atmo-Verfahren mit einer Mindest-Glühtemperatur von Sphären genannt, welche Stickstoff enthalten, welche 950° C arbeitet. Bei dem Verfahren gemäß der US-PS reduzierende Gase wie Wasserstoff enthalten, welche 36 32 456 sind eine Glühung und zwei Kaltwalzungen Inertgase wie Argon enthalten, aus Luft bestehen vorgesehen, welche sich an die Glühung des warm- oder aus Mischungen der vorstehenden Gase zusamgewalzten Bandes anschließen, was bei einer Tempe- 35 mengesetzt sind. Im Hinblick auf die Kaltwalzung sei ratur von mehr als 950° C an Stählen mit wenigstens unterstrichen, daß mehrere Kaltwalzstiche einen ein-2,5 °/o Silicium erfolgt, wobei jedoch keinesfalls vor- zigen Kaltwalzvorgang bilden können und daß von gesehen ist, daß das geglühte wanngewalzte Band — einer Mehrzahl von Kaltwalzvorgängen erst dann wie erfindungsgemäß vorgeschrieben — mit einer gesprochen werden kann, wenn die Kaltwalzstiche Geschwindigkeit abgekühlt wird, welche gleich der- 40 durch eine Zwischenglühung voneinander getrennt jenigen bei Abkühlung an ruhender Luft ist. Die sind.
US-PS 36 36 579 nennt eine Mindest-Glühtemperatur Der Stahl muß Silicium, Aluminium, Mangan,
von 950° C für Stähle mit wenigstens 2,5 e/o Silicium Schwefel und Kupfer enthalten. Silicium ist erforder-
und verlangt ein rasches Abkühlen von dieser Glüh- lieh, da es die Widerstandsfähigkeit des Stahles erhöht,
temperatur. Ferner unterscheidet sich die chemische 45 seine Magnetostriktion erniedrigt, seine magneto-
Zusammensetzung des erfindungsgemäß zu verarbei- kristalline Anisotropie verringert und somit die Kern-
tenden Stahles von denjenigen Stahlzusammenset- Verluste verkleinert. Aluminium, Mangan und Schwefel
zungen, die nach dem bekannten Verfahren verar- sind erforderlich, da sie Inhibitoren bilden welche
beitet werden. wesentlich sind, um die Orientierung des Stahles sowie
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- 50 die daraus resultierenden Eigenschaften zu steuern. Ins-
findung ist vorgesehen, daß der Verformungsgrad bei besondere verbindet sich Aluminium mit Stickstoff
der Kaltwalzung wenigstens 85 °/o beträgt, wobei es im Stahl oder aus der Atmosphäre unter Bildung von
sich ferner als vorteilhaft herausgestellt hat, die nach Aluminiumnitrid, und Mangan verbindet sich mit
dem Warmwalzen durchzuführende Glühung bei 788 Schwefel unter Bildung von Mangansulfid und/oder
bis 899° C vorzunehmen. 55 Mangan-Kupfer-Sulfid. Diese Verbindungen wirken
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dahingehend, daß sie das normale Kornwachstum
daß von einer Stahllegiemng ausgegangen wird, die während der Schluß-Texturglühung hemmen, wäh-
aus 0,02 bis 0,07 e/o Kohlenstoff, 2,6 bis 3,5 °/o SiIi- rend diese Verbindungen zur gleichen Zeit die Ent-
cium, 0,01 bis 0,05 ·/« Schwefel, 0,015 bis 0,04 %> wicklung der sekundärrekristallisierten Körner mit
Aluminium, 0,003 bis 0,009 %> Stickstoff, 0,1 bis 60 der angestrebten Goss-Textur fördern. Von Kupfer,
0,3 Vo Kupfer, einem Mangangehalt, der die Äqui- welches zusätzlich wegen der möglichen Bildung von
valenzgleichung befriedigt: Mangan-Kupfer-Sulfid zugegeben wird, wird ange-
o/.Mn 4- in l hi« η 5SV0/. m-0 05 hU 0240/ft nommen, daß es sich deshalb vorteilhaft auswirkt,
VtMn + (0,1 bis 0,25) /.Co- 0,05 bis 0,24 /,, ^ die Hypothese aufgestelu ^ά> daß Kupfer die
und Rest Eisen mit den üblichen herstellucgsbeding- 65 Glühtemperatur senken, die Walzbarkeit fördern, das
ten Verunreinigungen besteht, mit der Maßgabe, daß Schmelzen vereinfachen und die Ansprüche an die
das Verhältnis des Wertes der obengenannten Äqui- Atmosphäre des Spannungsfreiglühens erleichtern
valenzgleichung zum Schwefelgehalt im Bereich von kann.
Die chemische Zusammensetzung des Stahls ist derart ausgewogen gewählt, daß nach der Verarbeitung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein höchst vorteilhafter Gefügeaufbau gewährleistet ist.
Zu Definitionszwecken sei erwähnt, daß Abkühhingen an ruhender Luft alle solche AbknhlungeiJ einschließen, bei denen der Stahl sowohl in einer ruhenden Atmosphäre als auch in einer Atmosphäre abgekühlt wird, bei welcher eine Relativbewegung zwischen der Atmosphäre und dem Stahl auftritt, wie dieses bei kontinuierlich arbeitenden Anlagen der Fall ist, solange nur sichergestellt ist, daß die Bewegung nicht absichtlich zu Kühlzwecken hervorgerufen wird. Zum Zwecke weiterer Klarstellung oder Definition sei erwähnt, daß im Rahmen der Erfindung davon ausgegangen wird, daß alle Gasatmosphären die gleiche Kühlwirkung besitzen wie Luft. Demzufolge werden alle offenen Abkühlungsvorgänge als mit einer Geschwindigkeit wie bei Abkühlung an ruhender Luft ablaufend betrachtet, solange weder ao ein flüssiges Abkühl- oder Abschreckmedium noch beschleunigte Gasatmosphären verwendet werden, wobei unter einer beschleunigten Gasatmosphäre eine solche verstanden werden soll, der absichtlich zu Kühlungszwecken eine Bewegung erteilt worden ist. as
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert.
Aus einer Charge sogenannten BOF-Siliciumstahls wurden drei Proben (Proben 1 bis 3) aus Si-Stahl gegossen und zu Si-Stahl mit Würfel-auf-Kanten-Orientierung verarbeitet. Der Stahl bestand im wesentlichen aus 0,049 »/0 Kohlenstoff, 2,91 «/0 Silicium, 0,094»/β Mangan, O,O32»/o Schwefel, O,036«/o Aluminium, 0,0046% Stickstoff, 0,22 o/o Kupfer, Rest Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen.
Die Verarbeitung der drei Proben umschloß mehrstündiges Glühen bei erhöhter Temperatur, Vorwalzen, Warmwalzen auf eine Abmessung auf etwa 2336,8 μ, einstündiges Glühen in Stickstoff bei 8020C, Abkühlen nach einer der drei Methoden, Kaltwalzen auf die Endabrnessung von etwa 330,2 μ, 2minütige Entkohlung bei 802° C in einer Mischung aus Stickstoff und feuchtem Wasserstoff sowie eine 8stündige Schlußglühung in Wasserstoff bei einer Maximaltemperatur von 11770C. Die drei Abkühlmethoden sind eine Ofenabkühlung, eine Abkühlung an Luft und eine Abkühlung oder Abschreckung im Salzbad.
Probe 1 wurde im Ofen abgekühlt, Probe 2 wurde an Luft abgekühlt, und die Probe 3 wurde einer Salzbadabkühlung unterworfen.
Die Proben 1 bis 3 wurden auf ihre Permeabilitäten und Kernverluste untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel zusammengestellt.
Probe Abkühlung Permeabilität Kernverlust
(Watt je
(bei 0,453 kg bei
795,8 A/m) l,7Tesla)
1 Ofen 1651 1,27
2 Luft 1860 0,785
3 Salzbad 1902 0,708
Aus der Tafel ist klar ersichtlich, daß die Proben 2 und 3 über sehr hohe Permeabilitäten, d. h. über Permeabilitäten von mehr als 1850 bei 795,8 A/m verfügen. Probe 2 war auf erfindungsgemäße Weise verarbeitet worden, während Probe 3 entsprechend der Lehre einer gleichfalls zum Patent angemeldeten Erfindung behandelt worden war. Die Probe 2 wurde 1 Stunde lang bei 802° C inWasserstoff geglüht, von dieser Temperatur an Luft abgekühlt und mit einer Reduktion von 86 °/o in einem einzigen Kaltwalzvorgang kaltgewalzt. Eine vergleichbare Behandlung war den Proben 3 und 1 zuteil geworden, mit dem Unterschied, daß sie von ihrer Glühtemperatur entweder im Salzbad abgeschreckt oder im Ofen abgekühlt worden waren. Im Gegensatz zu den Proben 2 und 3 zeigt die Probe 1 nur eine relativ niedrige Permeabilität. Probe 1 zeigt auch einen Kernverlust, der wesentlich höher liegt als bei den Proben 2 und 3.

Claims (3)

ι 2 Zirkon, Titan, Niob, Tantal und Chrom, Rest Eisen Patentansprüche: mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, die weiterhin Stickstoff enthält, warmgewalzt,
1. Verfahren zur Herstellung von Elektroblech 30 Sekunden bis 10 Minuten lang bei 750 bis 1000° C mit Goss-Textur, bei dem eine Stahllegierung, 5 geglüht, abgekühlt, mit einem Verformungsgrad von bestehend aus 2,6 bis 4,0Vo Silicium, bis zu wenigstens 80 % kaltgewalzt, entkohlt und sekundär-0,07Vo Kohlenstoff, 0,03 bis.0,24Vo Mangan, rekristallisiert.
0,01 bis 0,07 Vo Schwefel, 0,015 bis 0,04 Vo Alu- Solcherart durch Warmwalzen, eine zweifache Kaltminium, bis zu 0,02 % Stickstoff, Rest Eisen mit verformung mit dazwischengeschalteter Zwischenden üblichen herstellungsbedingten Verunreini- io glühung und eine Hochtemperatur-Texturglühung gungen, warmgewalzt, 15 Sekunden bis 2 Stunden hergestellte komorientierte Siliciumstähle mit in der lang bei 760 bis 927° C geglüht, abgekühlt, mit Regel 2,60 bis 4,0 Vo Silicium besitzen im allgemeinen einem Verformungsgrad von wenigstens 80% eine Permeabilität von 1790 bis 1840 bei 795,8 A/m. kaltgewalzt, entkohlt und sekundärrekristallisiert Wegen der lebhaften Nachfrage nach komorienwird, dadurch gekennzeichnet, daß von 15 tierten Elektroblechen mit höheren Permeabilitäten einer Stahllegierung ausgegangen wird, die außer- sind in den letzten Jahren mehrere Vorschläge bedem noch 0,1 bis 0,5 Vo Kupfer enthält, daß nach kanntgeworden, die auf die Herstellung von kornder nach dem Warmwalzen durchzuführenden orientierten Elektroblechen mit Permeabilitäten von Glühung mit einer Temperaturänderungsge- mehr als 1850 bei 795,8 A/m abzielen. Zu den aus schwindigkeit abgekühlt wird, die gleich der sich ao dem Gesichtspunkt der Herstellung interessantesten in ruhender Luft einstellenden ist, und daß die bekanntgewordenen Vorschlägen zählen die US-Pa-Kaltwalzung einstufig vorgenommen wird. tentschriften 32 87 183, 36 32 456 und 36 36 579. Ge-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- maß der US-PS 3287 183 wird ein Stahl mit spezikennzeichnet, daß der Verformungsgrad bei der fischen Gehalten an Kohlenstoff, Silicium, Alumi-Kaltwalzung wenigstens 85 Vo beträgt. as nium, Schwefel und Eisen durch Glühen bei einer
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Temperatur von 950 bis 12000C zwecks Ausscheikennzeichnet, daß von einer Stahllegierung ausge- dung von AlN, Kaltwalzen des Stahls mit Quergangen wird, die aus 0,02 bis 0,07 Vo Kohlenstoff, Schnittverringerungen von 83 bis 96 Vo, Entkohlen 2,6 bis 3,5 Vo Silicium, 0,01 bis 0,05 Vo Schwefel, des Stahls und Ausführen einer Schluß-Texturglü-0,015 bis 0,04% Aluminium, 0,003 bis 0,009 Vo 30 hung zu einem Elektroblech mit hoher Permeabilität Stickstoff, 0,1 bis 0,3 Vo Kupfer, einem Mangan- verarbeitet In den genannten US-Patentschriften gehalt, der die Äquivalenzgleichung befriedigt: 36 32 456 und 36 36 579 werden vergleichbare Ver-
Vo Mn H- Κ) 1 bis 0 2S)-Vm Ca - 0 05 bk 0 24o/0 arbeitungsschritte für vergleichbare Legierungen be-
/oMnH ιυ,ΐ bis V,l5) /0 Cu-0,05 bis 0,24 /0, schrieben. A1Je diese Patentschriften stellen auf die
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