DE2422074B2 - Verfahren zum herstellen von elektroblechen mit goss-textur - Google Patents
Verfahren zum herstellen von elektroblechen mit goss-texturInfo
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Description
% Mn + (0,1 bis 0,25) · % Cu
aufweist und 0,01 bis 0,05% Schwefel, 0,015 bis 0,04% Aluminium, 0,003 bis 0,009% Stickstoff, 0,1 bis
0,3% Kupfer, Rest Risen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält, wobei bei dem benutzten
Ausgangsmaterial das Verhältnis des Manganäqui- <,<, valenz zu Schwefel im Bereich von 2,0 bis 4,75
gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der abschließenden Kaltwalzung
erfolgende Wärmebehandlung bei einer <>s Temperatur von 788 bis 899° C erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlte Stahl mit einem
Reduktionsgrad von wenigstens 85% kaltgewalzt
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte
Bandmaterial vor der Kaltwalzung einer Zwischenglühung bei einer Temperatur von wenigstens 760° C
unterzogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das geglühte warmgewalzte
Bandmaterial vor der Kaltwalzung mit einer Geschwindigkeit: abgekühlt wird, die gleich der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit ist, die sich bei Abkühlung an ruhender Luft einstellt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen mit Goss-Textur, bei welchem eine
bis 0,07% Kohlenstoff, 2,60 bis 4% Silicium, 0,03 bis 0.24% Mangan, 0.01 bis 0,07% Schwefel, 0,015 bis 0,04%
Aluminium' jnd bis 0.02% Stickstoff enthaltende
Stahllegierung warmgewalzt, dann wenigstens zwei Kaltwalzschritten mit einer dem letzten Kaltwalzschritt
vorgeschalteten Zwischenglühung von 15 Sekunden bis 2 Stunden Dauer bei 760 bis 927X unterzogen und
nachfolgend mit einem Walzgrad von wenigstens 80%
beim letzten Kaltwalzschritt gewalzt wird.
Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt r.us der
FR-PS 20 07 129. Bei diesem bekannten Verfahren wird
ein kupferfreies Ausgangsmaterial nach der Warmwalzung einer vom Siliciumgehalt abhängigen Wärmebehandlung
unterzogen, welche je nach dem vorliegenden Siliciumgehalt unterschiedliche Abkühlungsjchntte und
Temperaturanderungsgeschwindigkeiten vorsieht. Dabei werden beispielsweise siliciumreiche Ausgangsmaterialien
mit Si-Gehalten von 2,5 bis 4% nach dem Warmwalzen bei Temperaturen in der Nähe von
12000C geglüht werden. Das Abkühlen der Legierung
von der Temperatur der genannten Zwischenglühung vor dem letzten Kaltwalzschritt erfolgt bei dem
bekannten Verfahren ohne Einhalten besonderer Abkühlungsvorschriften.
Das bekannte Verfahren ist insofern als nachteilig anzusehen, als infolge der hohen Glühtemperaturen bei
der Glühung nach dem Warmwalzen und infolge der Außerachtlassung von Maßnahmen zur Steuerung der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit beim Abkühlen des Werkstoffes von der Kaltwalzungs-Zwischenglühung
mit dem Auftreten von Gefügeausbildungen zu rechnen ist, die dem Erzielen höchster magnetischer
Eigenschaften entgegenstehen. Als besonders nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren jedoch anzusehen, daß
dem zu verwendenden Ausgangsmaterial relativ wenig Beachtung geschenkt wird, so daß schon wegen der
Wahl der Ausgangswerkstoffe mit nur wenig befriedigenden magnetischen Eigenschaften der hergestellten
Elektrobleche mit Goss-Textur gerechnet werden kann. So können bei dem im bekannten Verfahren verwendeten
Ausgangsmaterial beispielsweise Silicium und Mangan gänzlich fehlen, wodurch jedoch die vorteilhafte
Wirkung von Mangansulfid auf die Ausbildung der Goss-Textur gänzlich ungenützt bleibt.
Aus »Stahl und Eisen«, Band 50(1930), Seiten 1194 bis 1197, sind Dynamo- und Transformatoreneisen mit 1.5
und 4% Silicium bekannt, die Kupfcrgehalte von bis zu 1% enthalten. Bei diesem bekannten Dynamo- und
Transformatoreneisen handelt es sich jedoch keinesfalls um kornorientierte Elektrobleche. sondern um aus
zylindrischen Stäben gewonnene Probekörper mit 6 mm Durchmesser und 180 mm Länge. Die Kupferzusätze dienen lediglich dem Zweck, die Witterungsbeständigkeit der siliciumreichen Werkstoffe zu erhöhen.
Wie der genannten Literaturstelle zu entnehmen, besitzen Kupferzusätze bis 0,7% keinen Einfluß auf die
magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes, dienen aber zu der erwähnten Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen,
mit dessen Hilfe auf einfache und treffsichere Weise Elektrostahlbleche mit Goss-Textur hergestellt werden
können, die wenigstens über eine Permeabilität von 1850 bei 10 Oersted verfugen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäiJ dadurch gelöst,
daß von einem noch 0,1 bis 0,5% Kupfer enthaltenden Ausgangsmaterial ausgegangen, das warmgewalzte
Band mit oder ohne Zwischenglühung nach der Warmwaizung kaltgewalzt wird, wobei die Zwischenglühung
gegebenenfalls bei einer maximalen Glühtemperatur von 9270C vorgenommen wird und daß die
Abkühlung des Materials von der Temperatur der Zwischenglühung vor dem letzten Kaltwalzschntt so
erfolgt, daß die sich einstellende Temperaturänderungsgeschwindigkeit
beim Abkühlen gleich der sich an ruhender Luft einstellenden Temperaturänderungsgeschwindigkeit
ist.
Der mit Hilfe der Erfindung crzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß bei der
Erfindung spezielle Verfahrensparameter geschaffen werden, die den Stahl für die Kaltwalzung konditionieren
und die insbesondere das Ausbilden eines sogenannten Duplex-Gefüges verhindern, in welchem Austenit
und Ferrit bekanntlich nebeneinander vorliegen. Derartige ungünstige Gefügeausbildungen werden bei Glühtemperaturen
von mehr als 927 C erhalten und beeinträchtigen die Qualität der Entwicklung von
sekundärrekristallisicrten Körnern. Somit ist der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt in
erster Linie in der hohen Qualität der Verfahrensergebnisse zu sehen, die in der Vielfall von Kornwachstumsinhibitoren
begründet liegt. So werden gegenüber dem bekannten Verfahren nicht nur Aluminiumnitridausscheidungen
als Inhibitoren entwickelt, sondern weiden auch Magnesiumsulfid und/oder Mischsulfide des
Mangans und Kupfers entwickelt und benutzt. Aber auch die Verarbeitung der hergestellten speziellen
Ausgangslegierung mit den Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt eine für die Praxis wertvolle
Lehre dar, die es überflüssig macht, spezielle und schwer einzuhaltende Abschreckbedingungen für die nach der
Warmwaizung geglühten Materialien einzuhalten. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt in seiner günstigen Kostenstruktur, da durch den erfindungsgemäß möglich gewordenen Verzicht auf
höhere Glühtemperaturen weniger Energie benötigt und eine längere Lebensdauer der Glühofen erreicht
wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Glühung vor der abschließenden
Kaltwalzung bei einer Temperatur von 788 bis 899"C. Dabei hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt,
daß der abgekühlte Stahl mit einem Reduktionsgrad von wenigstens 95% kaltgewalzt wird. Wird unter Einschaltung
einer Zwischenglühung nach der Warmwaizung kaltgewalzt, so erfolgt diese Zwischenglühung zwischen
Hör aneesebenen maximalen Glühtemperatur von 9270C und einer bevorzugten Mindesttemperatur von
76O0C.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, daß das
s geglühte warmgewalzte Bandmaterial vor der Kaltwalzung mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, welche
gleich der Temperaturänderungsgeschwindigkeit ist, die bei Abkühlung an ruhender Luft herrscht.
Im Hinblick auf das Ausgangsmaterial für das
erfindungsgemäße Verfahren ist ein Ausgangsmaterial bevorzugt, welches 0,02 bis 0,07% Kohlenstoff. 2,60 bis
3,5% Silicium, ein Manganäquivalent von 0,05 bis 0.24%.
ausgedrückt durch die Äquivalenzgleichung:
'? % Mn + (0,1 bis 0,25) ■ % Cu,
0,0) bis 0,05% Schwefel, 0,015 bis 0.04% Aluminium.
0.003 bis 0,009% Stickstoff, 0,1 bis 0.3% Kupfer, Rest
;c Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen enthält,
wobei bei dem verarbeiteten Stahl das Verhältnis des Manganäquivalenz zu Schwefel in einem Bereich
von 2.0 bis 4,75 gehalten wird. Auch ein derartiges Ausgangsmaterial wird bevorzugt vor der Schlußkai!-
walzung bei einer Temperatur von 788 bis 899 C
geglüht. Vorteilhaftem eise wird auch das vorstehend
genannte Ansgangsmaierial mit einem Reduklionsgrad
von wenigstens 85% kaltgewalzt. Wird das «!letztgenannte
warmgewalzte Bandmaterial vor der Kaliwal·
-,: zung einer Zwischenglühung unterzogen, so erfolgt
diese vorteilhafterweise auch in dem bereits genannten Temperaturbereich von 760 bis 927"C. Es hat sich auch
als vorteilhaft herausgestellt, daß das geglühte warmgewalzte Bandmaterial vor der Kaltwalzung mit einer
-,5 Geschwindigkeit abgekühlt wird, welche gleich der
Abkühlungsgeschwindigkeit bei Abkühlung an ruhender Luft ist.
Zum Zwecke der Definition sei angegeben, daß unter Abkühlung an ruhender Luft sowohl solche Abkühlungen,
bei denen der Stahl in einer ruhenden Atmosphäre abkühlt, als auch solche Abkühlungen zu verstehen sind,
bei denen zwischen der Atmosphäre und dem Stahl eine Relativbewegung herrscht, wie dieses beispielsweise bei
kontinuierlich arbeitenden Anlagen der Fall ist.
Entscheidend dafür, daß die Abkühlung wie an ruhender Luft angesehen wird, ist nur, daß keinesfalls zum
Zwecke der Abkühlung eine Relativbewegung zwischen Stahl und Luft herbeigeführt worden ist. Ferner sei
unterstrichen, daß hinsichtlich der Kühlwirkung davon
so ausgegangen ist, daß alle praktisch in Frage kommenden Gasatmosphären über die gleiche Kühlwirkung
verfügen. Demzufolge werden alle Abkühlungsvorgänge als gleichartig angesehen, die ohne eine beabsichtigte
Relativbewegung zwischen Gasatmosphäre und Stahl
ss erfolgen und die weder flüssige noch zu Kühlzwecken
beschleunigte Gasmedien umfassen.
Von der in dem genannten Temperaturbereich von 760 bis 9270C erfolgenden Glühbehandlung vor der
Kaltwalzung wird angenommen, daß es sich ganz
do besonders vorteilhaft dahingehend auswirkt, daß sie den
Stahl für die Kaltwalzung konditioniert und somit einen Vorgang bildet, der die Ausbildung von Kornwachstumsinhibitoren
ermöglicht. Insbesondere wird durch die genannte Wärmebehandlung die Gleichförmigkeit
(is vergrößert, in welcher sich die Inhibitoren im Material
verteilen, da im wesentlichen bei Temperaturen unterhalb von 9270C lediglich eine Ferritphase im Stahl
vorhanden ist, wohingegen bei höheren Temperaturen
Austenit-Ferrit-Mischphasen (Duplex-Phasen) im Stahl
vorliegen, die infolge ihrer unterschiedlichen Löslichkeilen für die Inhibitoren für ungleichmäßige Verteilungen
4er Inhibitoren im Material ursächlich sind. Unter den
ICornwachstumsinhibitoren sind Im Rahmen der Erfindung
in erster Linie Aluminiumnitrid und Magnesiumfulfid sowie/oder Mangan-Kupfer-Sulfide zu verstehen,
■uf welche im folgenden noch näher eingegangen werden wird. Der jeweils zu benutzenden Glühatmo-
^phäre kommt keine besondere Bedeutung zu. Als Beispiele geeigneter Gasatmosphären seien genannt
itickstoffhaltige Gase, reduzierende Gase wie Wasserttoff.
Inertgas wie Argon, ferner Luft und Mischungen 4er vorgenannten Gase. Aus den bereits unter Bezug
■uf die Wärmebehandlung vor der Schlußkaltwalzung
dargelegten Gründen soll das warmgewalzte Material ■icht bei Temperaturen von mehr Js 927°C geglüht
»■erden und wenn nach der Warmwalzung eine
Zwischenglühung erfolgt, so muß diese im Temperaturbereich von 760 bis 927" C vorgenommen werden. Das
geglühte warmgewalzte Band wird im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, welche gleich der
Temperaturänderungsgeschwindigkeit ist, wie sich diese bei Abkühlung an ruhender Luft einstellt. Im Hinblick
auf die Kaltwalzung sei noch unterstrichen, daß mehrere Walzstiche einen einzigen Kaitwalzvorgang umfassen
und daß im Rahmen der Erfindung von mehreren Kaltwalzvorgängen erst dann gesprochen w.'rd, wenn
die Kaltwalzstiche durch eine Glühbehandlung vonein ander getrennt worden sind.
Der Stahl muß Silicium, Aluminium, Mangan, Schwefel und Kupfer enthalten. Silicium ist erforderlich.
da es die Beständigkeit dos Stahls erhöht, seine
Magnetostriktion verringert, die magnetokristalline Anisotropie des Stahls herabsetzt und somit die
Kernverluste des Stahles verringert. Aluminium, Mangan und Schwefel sind erforderlich, da sie Inhibitoren
bilden, welche bei der Steuerung der Kornorientierung und der von dieser abhängenden Stehleigenschaften
von Bedeutung .sind. Insbesondere verbindet sich Aluminium mit Stickstoff im Stahl oder aus der
Atmosphäre unter Bildung von Aluminiumnitrid und verbindet sich Mangan mit Schwefel unter Ausbildung
von Mangansulfid und/oder Mangan-Kupfer-Sulfid. Diese Verbindungen wirken hemmend auf das normale
Kornwachstum während der Schlußtexturglühung. während sie zur gleichen Zeit die Entwicklung \<
>n sekundär rekristallisierten Körnern mit der angestrebten Goss-Textur fördern. Von Kupfer wird zusätzlich zu
der möglichen Ausbildung \on Mangan-Kupfer-Sulfid angenommen, daß es sieh dahingehend \orteilhaft
auswirkt, daß es gemäß einer Hypothese die Glühtemperatur zu senken vermag, die Walzbarkeit verbessert.
den Schmelzvorgang erleichtert und ferner die Erfordernisse der Atmosphäre zum Spannungsfreiglühen
vereinfacht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von 5 Versuchsschmelzen näher erläutert.
Fünf Schmelzen (Proben 1 bis 5) aus fünf verschiedenen Chargen aus einem sogenannten BOF-Siliciumstahl
wurden abgegossen und zu einem Siliciumstahl mit der angestrebten Goss-Textur (Würfel-Auf-Kanten-Oricntierung)
verarbeitet. Die Zusammensetzung der Proben ist in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.
| Tafel 1 | Zusammensetzung (Gc\v.-%) | Mn | S | Si | Al | Cu | N | f'e |
| Probe | C | 0.13 | 0.044 | 3.04 | 0,023 | 0.23 | 0.0039 | Rest |
| 0.050 | 0.13 | 0,043 | 2,92 | 0,029 | 0.19 | 0.0055 | Rest | |
| I | 0.055 | 0.11 | 0.030 | 2,92 | 0,023 | 0.19 | 0.0055 | Rest |
| 0.050 | 0.076 | 0.026 | 2.84 | 0,029 | 0,23 | 0.0041 | Rest | |
| 3 | 0.048 | 0.094 | 0,032 | 2.91 | 0.03b | 0.22 | 0,0046 | R es ι |
| 4 | 0.049 | |||||||
| 5 | ||||||||
Die Verarbeitung der fünf Proben umschloß eine mehrstündige Glühbehandlung bei erhöhter Temperatur,
ein Vorwalzen, ein Warmwalzen auf eine Abmessung von etwa 3302 μ, eine zweiminutige Normalisierung
an Luft bei 899° C, ein Kaltwalzen auf eine Abmessung von etwa 2336,8 μ, ein fünfminütiges
Glühen bei 8020C in Stickstoff, welcher etwa 0,1 bis 10%
Sauerstoff enthielt, eine Abkühlung auf Raumtemperatur, eine Kaltwalzung auf die Endabmessung von etwa
330,2 μ, eine zweiminutige Entkohlung bei 802'C in
einer Mischung aus Stickstoff und feuchtem Wasserstoff sowie eine achtstündige Schlußglühung in Wasserstoff
bei einer maximalen GlühtemperaUir von 1177°C.
Die Proben 1 bis 5 wurden im Hinblick auf Permeabilität und Kernverlust untersucht. Die Versuchsergebnisse
sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.
Tafel 2 frohe
Permeabilität (bei 10Oe)
Kcrnvcrlust
(Watt je 0.453 kc
bei 17 KilogauHf
(Watt je 0.453 kc
bei 17 KilogauHf
| 1 | 1878 | 0.798 |
| t | 1903 | 0.763 |
| S | 1879 | 0,823 |
| 4 | 1886 | 0.766 |
| S | 1889 | 0.757 |
Aus Tafel 2 ist klar ersichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren höchst vorteilhaft auf die
Eigenschaften von Silicium-Stahl mit Würfel-AufKanten-Orientierung
auswirkt. Die Proben 1 bis 5 wurden kaltgewalzt, 5 Minuten lang bei einer Temperatur von
802° C geglüht, an Luft auf Raumtemperatur abgekühlt
und mit Reduktionen von mehr als 80% kaltgev Alle untersuchten Proben besaßen Permeabilitäter
mehr als 1850 G/Oe bei 10 Oe. Dabei zeigte Pn eine besonders hohe Permeabilität von mehl
1900 G/Oe.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen
mit Goss-Textur, bei welchem eine bis 0,07% Kohlenstoff, 2,60 bis 4% Silicium, 0,03 bis 0,24%
Mangan, 0,01 bis 0,07% Schwefel, 0,015 bis 0,04% Aluminium und bis 0,02% Stickstoff enthaltende
Stahllegierung warmgewalzt, dann wenigstens zwei Kaitwalzschritten mit einer dem letzten Kaltwalzschritt
vorgeschalteten Zwischenglühung von 15 Sekunden
bis 2 Stunden Dauer bei 760 bis 9270C unterzogen und nachfolgend mit einem Walzgrad
von wenigstens 80% beim letzten Kaltwalzschritt gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß von einem noch 0,1 bis 0,5% Kupfer enthaltendem Ausgangsmaterial ausgegangen, das
warmgewalzte Band mit oder ohne Zwischenglühung nach der Warmwalzung kaltgewalzt wird,
wobei die Zwischenglühung gegebenenfalls bei einer maximalen Glühtemperatur von 927°C vorgenommen
und daß die Abkühlung des Materials von der Temperatur der Zwischenglühung vor dem letzten
Kaltwalzschritt so vorgenommen wird, daß die sich einstellende Temperaturänderungsgeschwindigk^it
beim Abkühlen gleich der sich an ruhender Luft einstellenden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der abschließenden Kaltwalzung
eine Glühbehandlung bei einer Temperatur von 788 \o
bis 899° C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlte Stahl mit einem
Reduktionsgrad von wenigstens 8.5% kaltgewalzt wird. ;ö
4. Verfahren nach einem der Anspruch? 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Material im Falle einer Zwischenglühung vor der
Kaltwalzung bei einer Mindesttemperatur von 760" C geglüht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geglühte warmgewalzte
Bandmaterial vor der Kaltwalzung mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, welche gleich der
sich bei Abkühlung an ruhender Luft einstellenden Temperaüiränderungsgeschwindigkeit ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Ausgangsmaterial
ausgegangen wird, welches 0,02 bis 0,07% Kohlenstoff. 2.60 bis 3,5% Silicium, ein Manganäqu·- so
valent von 0.05 bis 0,24%, ausgedrückt durch die Äquivalenzgleichung
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