DE2446509B1 - Verwendung eines im fluessigen Zustand vakuumbehandelten Stahls als Elektroband - Google Patents

Verwendung eines im fluessigen Zustand vakuumbehandelten Stahls als Elektroband

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Description

Verfahren zur Herstellung von Dynamoband bzw. Elektroband sind bereits seit langem bekannt. Es ist bekannt, Dynamoband mit Ummagnetisierungsverlusten von 1,9 bis 4,0 W/kg bei Wechselfeldmagnetisierungen von 1,0 T (50 Hz) mit einer Dicke von 0,35 bis 1,0 mm aus Stahl mit einem Siliziumgehalt von 1,0 bis 2,0%, einem Ausgangskohlenstoff gehalt von mehr als 0,015 % und teilweise mit einem Aluminiumgehalt von 0,10 bis 0,50% herzustellen. Das Band oder Blech wird dazu warm- und kaltgewalzt und anschließend entkohlend und rekristallisierend entweder im Durchlaufofen, Kasten ofen oder auch in einem sogenannten Open-Coil-Haubenglühofen geglüht. Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren sind die im wesentlichen durch die Legierungen mit Silizium und/oder Aluminium bedingten niedrigen magnetischen Induktionswerte bei allen Feldstärken und Frequenzen der erzeugten Dynamobleche- oder -bänder. Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden (vgl. DT-AS 19 31 420), die Verwendung eines im flüssigen Zustand vakuumbehandelten Stahls, bestehend aus weniger als 0,015% Kohlenstoff, 0,050 bis 0,250% Phosphor, Rest Eisen mit den herstellungsbedingten Verunreinigungen, der warmgewalzt, gebeizt, kaltgewalzt und anschließend im Durchlaufofen bei einer Temperatur von 750 bis 1100° C 2 bis 7 Minuten lang auf weniger als 0,010 % Kohlenstoff entkohlt worden ist, als Dynamoband mit einem Ummagnetisierungsverlust von 2,5 bis 4,0 W/kg bei einer Wechselfeldmagnetisierung von 1,0 T (50 Hz) und einer gegenüber mit Silizium legiertem Stahl erhöhten magnetischen Induktion von mindestens 0,5 bis 1,0 T bei Wechselfeldstärken zwischen 5 und 300 A/cm (50 Hz). An Stelle der Behandlung im Durchlaufofen kann nach dem bekannten Verfahren der Stahl auch in einem geschlossenen Ofenraum stationär bei 650 bis 950°C 30 Minuten bis 24 Stunden lang auf weniger als 0,01 % Kohlenstoff geglüht werden.-
Bekannt ist ferner auch (vgl. DT-AS 17 58 312), die Verwendung eines Stahles mit weniger als 0,03% Kohlenstoff, weniger als 0,007 % Stickstoff, weniger als 0,35 % Mangan, weniger als 0,025 % Phosphor, 0,012bis
ίο 0,020% Schwefel, bis 0,3% Aluminium, Rest Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen, sowie mit Zusätzen von Titan und/oder Niob nach den Bemessungsregeln % Ti ^ 3 · % (C + N), % Nb ^ 6 · % (C + N) mit der Maßgabe, daß bei nicht beruhigt vergossenen Stählen eine Erhöhung des Titangehaltes, entsprechend der den Sauerstoffgehalt abzubindenden Titanmenge vorgesehen wird, für die Herstellung von magnetisch alterungsbeständigen Blechen und aus diesen gefertigten bzw. gestanzten Teilen, die einer Schlußglühung im Durchlaufofen mit kurzer Haltezeit und schneller Abkühlung unterzogen wurden. Um die hohen Kaltverf ormungsgrade ausnutzen zu können, die auf modernen Kaltwalzstraßen möglich sind, muß nash diesem bekannten Verfahren zur Erzielung guter Werte des Ummagnetisierungsverlustes nach einer Kaltvjrformung von etwa 60% eine Zwischenglühung durchgeführt und eine weitere kritische 10- bis 25 %igs Kaltverformung mit abschließender Glühung durchgeführt werden.
In der Dissertation von H. Rachmantio, Technische Universität Berlin 1967, auf der die zuletzt genannte DT-AS 17 58 312 im wesentlichen beruht, sind auch Untersuchungen an weichen Stählen mit einem Zirkoniumgehalt von 0,01 bis 0,23 % beschrieben. Bei diesen Untersuchungen wurde jedoch eine deutliche Zunahme der Koerzitivfeldstärke, d. h. auch der Ummagnetisierungsverluste nach rekristallisierenden Glühungen bei 800 bis 1200°C, festgestellt, und zwar insbesondere bei den Stählen, die mit mehr als 0,016 % Zirkonium legiert waren.
Bekannt ist schließlich auch (vgl. DT-OS 14 33 118), die Verwendung von un- oder niedriglegierten Stählen mit bis zu 0,50% Kohlenstoff, bis zu 2% Mangan, bis zu 0,5 % Silizium, deren Schwefelgehalt durch Zugabe von bis zu 0,50 % Titan, Zer, Zirkonium, Selen, Magnesium, Kalzium einzeln oder zu mehreren abgebunden ist, als Werkstoff zum Herstellen von Walz- oder Schmiedeerzeugnissen, die bei ihrer Verformung vorwiegend in einer Richtung gestreckt werden und quer zu dieser Verformungsrichtung gute Kerbschlagzähigkeitswerte auch bei tiefen Temperaturen aufweisen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahl und ein Verfahren zu seiner Weiterverarbeitung anzugeben, mittels dessen niedrige Ummagnetisierungsverluste bei gleichen Silizium- und Aluminiumgehalten wie bei den bekannten Stählen ohne zusätzliche Verarbeitungsstufen erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines im flüssigen Zustand vakuumbehandelten Stahls, bestehend aus 0,004 bis 0,05% Kohlenstoff, 0,10 bis 4,0 % Silizium, weniger eJs 0,45 % Mangan, weniger als 0,60% Aluminium, 0,030 bis 0,250% Phosphor, 0.02 bis 0,2 % Zirkonium, Rest Eisen mit den herstellungsbedingten Verunreinigungen, der warmgewalzt, gebeizt, kaltgewalzt und anschließend im Durchlaufofen bei einer Temperatur von 750 bis 125O0C 1 bis 7 min lang geglüht worden ist, als Werkstoff für Elektroband
bzw. Dynamoband. Zweckmäßigerweise kann der kaltgewalzte Stahl auch in einem geschlossenen Ofenraum stationär bei 650 bis 950°C 30 Minuten bis 24 Stunden lang geglüht werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls sind insbesondere darin zu sehen, daß bei diesem Stahl bei gleichen Silizium- und Aluminiumgehalten wie bei bekannten Dynamobandstählen niedrigere Ummagnetisierungsverluste erreicht werden, ohne eine kritische Verformung und ohne eine Zwischenglühung anwenden zu müssen. Auf diese Weise wird zur Erzielung niedrigerer Ummangetisierungsverluste das Element Silizium teilweise oder ganz durch das Element Zirkonium ersetzt.
Im folgenden werden die Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stahls sowie die dabei erzielten Eigenschaften an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In einem Sauerstoffaufblasverfahren wurden die Stähle A bis G erschmolzen und anschließend in einer Vakuumbehandlungsanlage im flüssigen Zustand be-
o handelt, wobei die Stähle B bis D und F, G mit Zirkonium legiert wurden. Die chemische Zusammensetzung der Stähle nach der Vakuumbehandlung zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1
C Si Mn P S Al Zr
ges
A 0,010 1,10 0,23 0,065 0,020 0,25
B 0,012 1,08 0,21 0,058 0,018 0,24 0,030
C 0,012 1,10 0,27 0,064 0,013 0,20 0,050
D 0,017 1,28 0,25 0,140 0,019 0,25 0,050
E 0,010 2,0 0,26 0,022 0,019 0,26 —
F 0,014 1,94 0,25 0,098 0,013 0,22 0,05
G 0,018 2,10 0,24 0,092 0,017 0,26 0,09
Die Stähle A bis G wurden nach dem Gießen und Warmwalzen auf eine Dicke von 2,0 mm in 20 %iger Schwefelsäure bei 98° C gebeizt und anschließend auf einer 5gerüstigen Tandemstraße ohne Zwischenglühung auf eine Endabmessung von 1030 · 0,50 mm kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Bänder wurden im Durchlaufofen jeweils bei 900 bzw. 1050° C und Haltezeiten von jeweils 2,3,4 und 5 Minuten in einer Atmosphäre aus 8% H2, Rest Stickstoff, entkohlend und rekristallisierend geglüht.
Die nach der Glühung bei 900° C an den Proben A bis G mit einer Dicke von 0,50 mm gemessenen Endkohlenstoffgehalte bei verschiedenen Haltezeiten und Mittelwerte aus Längs- und Querprobendes Ummagnetisierungsverlustes P 1,0 bei einer Wechselfeldmagnetisierung von 1,0 Tesla bei 50 Hz zeigen die Tabellen 2 und 3.
Tabelle 3
Haltezeit (min) bei 9000C 4 5
Stahl 2 3 2,5 2,5
A 2,75 2,6 2,3 2,25
B a.b. 2,3 2,0 2,0
C 2,2 2,15 2,0 2,0
D 2,2 2,1 2,4 2,3
E 2,5 2,4 1,85 1,8
F 2,0 2,0 1,9 1,85
G 2,0 2,0
Tabelle 2
40 Die nach der Glühung bei 1050° C an den Proben A bis G mit einer Dicke von 0,50 mm gemessenen Mittelwerte aus Längs- und Querproben des Ummagnetisierungsverlustes P 1,0 bei einer Wechselfeldmagnetisierung von 1,0 Tesla bei 50 Hz zeigt Tabelle 4.
Tabelle 4
Haltezeit (min) bei 900° C 2 3
Stahl
Haltezeit (min) bei 900° C 2 3
A 0,007 0,003 0,002 0,002 w A 2,2 2,2 2,2 2,2
B 0,007 0,003 0,002 0,002 B 2,15 2,1 2,1 2,1
C 0,005 ■ 0,003 0,002 0,002 C 2,0 1,9 1,8 1,8
D 0,008 0,005 0,003 0,003 D 2,0 1,9 1,8 1,8
E 0,005 0,004 0,003 0,003 _ E 1,9 1,9 1,9 1,8
F 0,008 0,005 0,003 0,003 50F 1,55 1,5 1,45 1,45
G 0,011 0,009 0,008 0,007 G 1,65 1,6 1,6 1,6
Aus dieser Tabelle geht hervor, daß bei Ausgangskohlenstoffgehalten von weniger als 0,015% bei der Glühtemperatur von 900° C und ab einer Haltezeit von 3 Minuten Kohlenstoffgehalte von 0,005 % und weniger erzielt werden.
Die Ergebnisse in den Tabellen 3 und 4 zeigen deutliche Unterschiede einerseits zwischen den Stählen A und E ohne Zirkonium und andererseits den Stählen B bis D und F, G, die erfindungsgemäß mit Zirkonium legiert sind.
Bei einer Glühtemperatur von 9000C weisen die Stähle C und D mit einem Zirkoniumgehalt von 0,05 % gegenüber dem Stahl A ohne Zirkonium bereits nach 2 Minuten Haltezeit um 0,55 W/kg niedrigere P-1,0-Werte auf. Bei den Stählen F und G ist bei dieser Temperatur und ebenfalls 2 Minuten Haltezeit der P-l,0-Wert um 0,5 W/kg niedriger als bei dem Vergleichsstahl E ohne Zirkonium. In einer ähnlichen Größenordnung liegen die verbesserten Werte für den Ummagnetisierungsverlust auch bei den weiteren Haltezeigen.
Auch bei einer Glühtemperatur von 1050° C liegen die Ummagnetisierungsverluste der erfindungsgemäß zusammengesetzten und behandelten Stähle B bis D und F, G gegenüber den Vergleichsstählen A und E niedriger. So betragen die Unterschiede zwischen den Stählen A, C und D nach 3 Minuten Haltezeit 0,3 W/kg und nach 4 Minuten Haltezeit 0,4 W/kg. Die Werte des Ummagnetisierungsverlustes P 1,0 der Stähle F und G sind nach einer Haltezeit von 2 Minuten um 0,35 bzw. 0,25 W/kg, nach 3 Minuten um 0,4 bzw. 0,3 W/kg und nach 4 Minuten um 0,45 bzw. 0,3 W/kg niedriger als die Werte des Vergleichsstahls E.
Wie ferner aus Tabelle 5 hervorgeht, ist bei der Koerzitivfeldstärke mit zunehmendem Zirkoniumgehalt eine Verbesserung, d. h. Erniedrigung, festzustellen. Gemessen wurde in Oerstedt.
10 Tabelle 5 Haltezeit (min) bei 900° C
3		 4
Stahl 1,42
1,14
1,02		 1,3
0,96
0,93
E
15 F
G
Es handelt sich bei diesen Proben um diejenigen aus Tab. 3

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines im flüssigen Zustand vakuumbehandelten Stahls, bestehend aus
0,004 bis 0,05% Kohlenstoff,
0,10 bis 4,0% Silizium,
weniger als 0,45 % Mangan,
weniger als 0,60 % Aluminium,
0,030 bis 0,250% Phosphor,
0,02 bis 0,2% Zirkonium,
Rest Eisen mit den herstellungsbedingten Verunreinigungen, der warmgewalzt, gebeizt, kaltgewalzt und anschließend im Durchlaufofen bei einer Temperatur von 750 bis 1250° C 1 bis 7 min lang entkohlend geglüht worden ist, als Werkstoff für Dynamoband.
2. Verwendung eines im flüssigen Zustand vakuumbehandelten Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1, der warmgewalzt, gebeizt, kaltgewalzt und anschließend in einem geschlossenen Ofenraum stationär bei 650 bis 950°C 30 Minuten bis 24 Stunden lang entkohlend geglüht wird, zu dem Zweck nach Anspruch 1.
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