DE2508554A1 - Verfahren zum herstellen beschichteter kornorientierter siliciumstahlbleche mit hoher magnetischer induktion - Google Patents
Verfahren zum herstellen beschichteter kornorientierter siliciumstahlbleche mit hoher magnetischer induktionInfo
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Description
PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER
DlRl INS.
H. KINKELDEY
DR.-INa.
W. STOCKMAIR
K. SCHUMANN
P. H. JAKOB
DIPL.-INO.
G. BEZOLD
MÜNCHEN
E. K. WEIL
LINDAU
8 MÜNCHEN 22
11175
P 9001
KAWASAKI STEEL CORPORATION Ko. 1-28, 1-Chome, Kitahonmachi-Dori,
Fukiai-Ku, Kobe City, Japan
Verfahren zum Herstellen "beschichtetej
kornorientierter Siliciumstahlhleche mit hoher magnetischer Induktion
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Herstellen kornorientierter
Siliciumstahlbleche mit einem Bo-Wert der
magnetischen Induktion von mehr als 1,88 Fb/m , welche mit
einem isolierenden Glasfilm versehen sind, "bei welchem
ein auf seine Endahmessung gebrachtes, kaltgewalztes Si-Stahl-
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"blech in feuchter Wasserstoffatmosphäre zur Ausbildung
einer im wesentlichen aus SiOo und FeO bestehenden Oxydschicht
auf der Blechoberfläche einer Entkohlungsglühung unterzogen und das entkohlungsgeglühte Blech mit einem
MgO-haltigen Glühseparator "beschichtet und das derart "behandelte
Stahlblech zu einem Bund aufgehaspelt wird. Dabei beschäftigt sich die Erfindung insbesondere mit einem
Verfahren zum Ausbilden isolierender MgO-SiO2~Glasfilme
auf den Oberflächen eines kornorientierten Siliciumstahlbleches mit hoher magnetischer Induktion.
Bei der Herstellung kornorientierter Siliciumstahlbleche ist es bereits bekannt, kaltgewalztes Si-Stahlband, welches
bereits auf seine Endabmessung ausgewalzt ist, in einer aus Wasserstoff und Dampf zusammengesetzten Atmosphäre
zur Ausbildung von SiO2und Eisenoxid auf den Bandoberflächen
einer Entkohlungsglühung zu unterziehen. Die gebildete
Oxydschicht wird mit einem hautpsächlich aus MgO bestehenden Glühseparator beschichtet, worauf das derart
behandelte Band zu einem Bund aufgehaspelt und das Bund einer Schlußglühung bei einer Temperatur im Bereich von
1100 bis 13000C unter Wasserstoffatmosphäre unterzogen
wird, um einen isolierenden Glasfilm aus MgO-SiO2 auszubilden.
Beim Herstellen kornorientierter Siliciumstahlbleche mit einem Bn-Wert der magnetischen Induktion von mehr als 1,85
Wb/m wird die oben beschriebene Schlußglühung jedoch in zwei Stufen ausgeführt, wobei die erste Stufe ein 10 bis
100 stündiges Glühen des aufgehaspelten Bleches bei einer Temperatur von 800 bis 920°C umfaßt, um eine selektive
Entwicklung sekundärrekristallisierter Körner mit (11O)[OOiJ-Orientierung
zu erzielen. Die zweite Stufe der Schluß-
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glühung umfaßt ein Halten der Glühtemperatur zwischen 1000 und 120O0C, um im Stahlblech verbliebene Verunreinigungen,
wie Schwefel, Selen, Stickstoff und dgl. zu entfernen. Wird die Glühbehandlung derart in Schritte unterteilt,
so ist der gebildete MgO-SiO^-Glasfilm sehr ungleichförmig
und ist dessen Haftvermögen an dem Siliciumstahl-Grundmetall
sehr gering, sofern trockener Wasserstoff als Glühatmosphäre verwendet wird. Insbesondere dann,
wenn die Dicke der aus SiO2 und Eisenoxid zusammengesetzten
oberflächlichen Oxydschicht, die kurz vor dem Aufbringen des Glühseparators während des Entkohlungsglühens
gebildet wird, dünn ist, ist diese Neigung zur Ausbildung ungleichförmiger und schlecht haftender Glasfilme beachtlich,
und es werden dann weißlich gefärbte Filme oder Schichten mit einem schlechten Haftvermögen auf dem gesamten
Stahlblech oder auf Teilbereichen desselben ausgebildet. Es kann sogar auftreten, daß überhaupt keine filmartige
Beschichtung ausgebildet wird.
Um die Entwicklung dieser nachteiligen Eigenschaften zu
vermeiden, hat man erwogen, die Dicke der während des Entkohlungsglühens gebildeten öxydischen Oberflächenschichtzu
vergrößern. Ist jedoch die gebildete Oxydschicht dick, so werden auch die erzielten MgO-SiO2-GIaSfilme dick, was
eine Verringerung des Schichtungsfaktors zur Folge hat. Das bedeutet mit anderen Worten, daß wegen des Dickerwerdens
der Oxydschicht der verfügbare Querschnitt des Grundmetalls in Proportion zu der Dicke der Oxydschicht verringert7 "wird,
wodurch sich die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.
Im Falle der kornorientierten Siliciumstahlbleche mit βίο
nem Bg-Wert der magnetischen Induktion von etwa 1,85 Wb/m bedeutet das, daß eine Zunahme der Dicke der Oxydschicht
auf einer Seite um 1 /um gemäß theoretischer Berechnungen ein
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Absenken der magnetischen Induktion um 0,005 Wb/m zur
Folge hat. Tatsächlich jedoch st die Verschlechterung
des Bg-Wertes weit größer als der theoretisch berechnete
Wert. Insbesondere dann, wenn kornorientierte Siliciumstahlbleche mit einer hohen magnetischen Induktion (Bo-Wert)
2
von mehr als 1,88 Wb/m durch vollständige" Entwicklung der sekundarrekristallisierten Körner innerhalb eines Temperaturbereiches von 800 bis 9200C erzeugt werden,
von mehr als 1,88 Wb/m durch vollständige" Entwicklung der sekundarrekristallisierten Körner innerhalb eines Temperaturbereiches von 800 bis 9200C erzeugt werden,
sinkt die .magnetische Induktion um 0,01 bis 0,015 Wb/mf
wenn sich die Dicke der Oxydschicht um 1 /um vergrößert. Dieses dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die Kornkerne
(grain nuclei), die auf der Oberfläche des kaltgewalzten Stahles vorliegen und von welchen Kornkernen aus
sich die sekundarrekristallisierten Körner mit (110)|Ö0ij-Orientierung
entwickeln, durch die Oxydation verlorengehen. Sollen die sekundarrekristallisierten Körner dirch langsitiges
Aufrechterhalten einer Temperatur von 800 bis 9200C vollständig entwickelt werden, so ist es folglich
nicht annehmbar, das Haftvermögen des Glasfilmes am Grundmetall durch Steigerung der Oxydschicht zu verbessern, da
dadurch der Bg-Wert beeinträchtigt würde.
Enthält das Siliciumstahl-Aiisgangsmaterial 0,005 MsOO,2%
Antimon,so wird die Dicke der durch das Entkohlungsglühen
gebildeten Oxydschiciit außerdem dünn, so daß dann, wenn ein
kornorientiertes Siliciumstahlblech mit einem hohen Bo-Wert
durch vollständiges Entwickeln der sekundrärrekristallisierten Körner mit (i1O)jpoi}-Opientierung bei einer Temperatur
von 800 bis 9200C, vorzugsweise von 800 bis 88O0C, erzeugt
werden soll, ein guter Film nicht durch eine Kastenglühung unter einer Atmosphäre gebildet werden kann, die hauptsächlich
aus Wasserstoff besteht, wie dieses im Stand der Technik üblich ist.
Unter dem Bß-Wert wird die magnetische Induktion (Wb/m ) bei
einer magnetischen Feldstärke von 800 A/m verstanden.
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Der Erfindung liegt somit die-Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches die Ausbildung gleichmäßiger isolierender MgO-SiOg-Glasfilme
mit ausgezeichnetem Haftvermögen am Grundmetall von kornorientierten Siliciumstahlen gestattet, die eine hohe
magnetische Induktion "besitzen und durch Entwicklung sekundärrekristallisierter
Körner mit (i1O)[ÖOi|-Orientierung
infolge einer Glühung bei 800 bis 9200C hergestellt worden
sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aufgehaspelte Blech durch wenigstens 10-stündiges
Halten auf einer Temperatur von 800 bis 920°C zur vollständigen Entwicklung sekundärrekristallisierter Körner
mit (i1O)J5oi]-Orientierung geglüht und dann auf eine höhere
Temperatur von 1000 bis 12000C gebracht und auf letzterer
zur Ausbildung eines MgO-SiO2-Glasfilms auf den Blechoberflächen
gehalten wird, daß das aufgehaspelte Blech durch wenigstens
10 stündiges Halten auf einer Temperatur von 800 bis 920°C zur vollständigen Entwicklung sekundärrekristallisierter
Körner mit (i10)[Ö0ij-0rientierung geglüht und dann
auf eine höhere Temperatur von 1000 bis 1200°C gebracht und auf letzterer zur Ausbildung eines MgO-SiO2-Glasfilms auf
der Blechoberfläche gehalten wird und daß wenigstens bei dem Halten auf einer Temperatur von 800 bis 920°C ein gegen Eisen
inertes neutrales Gas und bei der Glühbehandlung bei konstanter Temperatur zwischen 1000 und 12000C gasförmiger
Wasserstoff verwendet wird.
Ein besonderer Vorteil des" erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß mit seiner Hilfe ausgezeichnet haftende gleichmäßige Filme auf dem Grundmetall auch solcher Siliciumstähle
ausgebildet werden können, die 0,005 bis 0,2% Antimon enthalten.
Die Erfinder haben Untersuchungen im Hinblick auf die Glühatmosphäre
in derjenigen Verfahrensstufe angestellt, in wel-
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claer die Temperatur mehrere 10 Stunden lang konstant auf
einer Temperatur von 800 "bis 9200C gehalten wird, um die
sekundärrekristallisierten Körner mit vorherrschend (i10)J00i]-0rientierung vollständig während der Schlußglühung
zu entwickeln. Als Ergebnis dieser Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß die genannten'Probleme dadurch
gelöst werden können, daß ein Inertgas,wie Stickstoff oder Argon als Glühatmosphäre verwendet wird, da hierdurch
ein MgO-SiOo-Glasfilm mit einem ausgezeichneten Haftvermögen
am Grundmetall in gleichförmiger Ausbildung an den Oberflächen des Stahlbleches ausgebildet wird.
Vor der Erfindung ist vorgeschlagen worden, Wasserstoff
oder ein hauptsächlich aus Wasserstoff bestehendes Gas als Glühatmosphäre für die Schlußglühung kornorientierter
Siliciumstahl zu verwenden und in der Tat ist Wasserstoff
allein oder dissoziierter Ammoniak mit einem Gehalt von etwa 75% an Wasserstoff industriell als Atmosphäre für
die Schlußglühung verwendet worden. Nach diesem Verfahren ist es möglich gewesen, ein Erzeugnis mit einem zufriedenstellenden
Film zu erzielen, falls der Glühseparator aufgetragen und die Temperatur verhältnismäßig rasch, beispielsweise
mit einer Geschwindigkeit von 20°C/Std. von Raumtemperatur auf die Temperatur der Sekundärrekristallisation
von 11Ό0 bis 12000G gesteigert wurde.
Besteht jedoch die Glühatmosphäre lediglich aus Wasserstoff
und werden die sekundarrekrxstallisxerten Körner durch Halten auf einer Temperatur von 800 bis 9200C über einen langen
Zeitraum entwickelt, um ein kornorientiertes Siliciumstahlblech
mit hoher magnetischer Induktion zu erzielen, so wird jedoch nur ein beträchtlich ungleichförmiger Film erhalten.
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Die Erfinder haben zahlreiche Untersuchungen des Ausbildungsvorganges
der Glasfilme ausgeführt und als Ergebnis ein Verfahren entwickelt, welches die oben "beschriebenen Probleme
löst.
Bei ihren Untersuchungen haben die Erfinder die beim Entkohlungsglühen
gebildeten Oxyde und das SiO2 in dem während
der Glühung bei einer hohen Temperatur gebildeten MgO-SiOp-Glasfilm
quantitativ miteinander verglichen. Dabei wurde gefunden, daß dann, wenn ein PiIm mit hohem Haftvermögen
gleichförmig ausgebildet wird, die SiOp-Menge im MIa im
wesentlichen mit dem Betrag übereinstimmt, demgemäß der gesamte Sauerstoff im während des Entkohlungsglühens gebildeten
SiO2 und Eisenoxid in den das SiO2 bei hohen Temperaturen
während der Schlußglühung bildenden Sauerstoff umgewandelt wird, während die Menge an SiOp in dem weißlichen,
schlecht haftenden FiIm oder auch in dem dünnen I1Um, bei
welchem die Korngrenzen im wesentlichen durchscheinen, geringer als derjenige Betrag ist, als wenn der gesamte der'Entkohlungs
glühung vorhandene Sauerstoff in SiOp umgewandelt wäre. Dieses Ergebnis zeigt, daß dann, wenn das bei der Entkohlungs
glühung gebildete Eisenoxid Silicium -"a Stahl bei der Schlußglühung bei einer hohen Temperatur, beispielsweise
gemäß der folgenden Gleichung (i)j zu SiOp oxydiert,
ein PiIm mit einem guten Haftvermögen gebildet wird, wohingegen
dann, wenn das Eisenoxid gemäß der folgenden Gleichung (2) durch Wasserstoff reduziert wird, ein Film mit niedrigem
Haftvermögen gebildet wird.
2FeO+Si -» 2Pe+SiO2 (1)
0 (2)
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Im allgemeinen wird die auf einer höheren Temperatur verlaufende Schlußglühung dadurch ausgeführt, daß das
Stahlband mit einer Breite von 700 bis 1000 mm zu einem
Bund von 3 bis 15 Tonnen Gewicht aufgehaspelt und unverzüglich die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von
15 bis 30°C/Std. auf 1000 bis 12000C gesteigert wird.
In diesaaFall besteht die das Bund umgebende Atmosphäre
im wesentlichen aus Wasserstoff, aber der Druck der Atmosphäre zwischen den Schichten oder Wicklungen des
dichtgewickelten Bundes ist stets höher.als der Druck der das Bund umgebenden Wasserstoffatmosphäre, nachdem
gepulvertes Magnesiumoxid, welches direkt zur Ausbildung des Filmes dient, aufgebracht worden ist. Dieses ist eine
Folge der aus dem Temperaturanstieg resultierenden Wärmeaus dehnung und dem aus der Magnesiumoxidbeschichtung
dissoziierenden Dampf, so daß die in den Glühraum eingebrachte Wasserstoffatmosphäre nur schwer in die Bundwicklungen
eintritt und in dieselbe diffundiert. Demzufolge wird das bei der Entkohlungsglühung gebildete Eisenoxid
im wesentlichen nicht durch Wasserstoff reduziert und wenn die Temperatur mehr als 8000C erreicht, bei welcher
Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit der oben angegebenen Gleichung (1) anwächst, wird SiOo durch Ablauf
der nach rechts in Gleichung (1) verlaufenden Umsetzung gebildet. Steigt die Temperatur auf mehr als etwa
10000C, so wird nicht langer Dampf aus dem aufgetragenen
Glühseparator entwickelt und das aufgetragene MgO im Glühseparator verbindet sich mit S1O2, um den MgO-SiO2~
Glasfilm zu bilden, so daß ein leichtes Eindringen und Diffundieren
des Wasserstoffs in die Bundwicklungen erst in dieser Yerfahrensstufe
ermöglicht ist.Die nach rechts verlaufende Umsetzung
gemäß Gleichung (i) ist dann abgeschlossen und
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demzufolge kann die Umsetzung gemäß Formel (2) nicht auftreten und wird die Ausbildung des Films nicht ungünstig
"beeinflußt.
Wird andererseits die Temperatur innerhalb des Bereiches von 800 bis 9200C konstant gehalten, so erreichen der Druck
zwischen den Bundwicklungen und der Druck auf die das Bund umgebende Fläche einen Gleichgewichtszustand und kann
die Glühatmosphäre leicht in die Räume zwischen den Bundwicklungen eintreten und diffundieren. Wird Wasserstoff
als Glühatmosphäre verwendet, so wird das während des Entkohlungsglühens gebildete Eisenoxid gemäß der Gleichung
(2) reduziert. Außerdem wurde gefunden, daß dann, wenn die Temperatureinstellung in der Verfahrensstufe, in welcher
die Temperatur konstant zu halten ist, nicht sorgfältig erfolgt, was beispielsweise dann der Fall sein kann,
wenn die Temperatureinstellung durch ein Ein-Aus-System erfolgt,
so daß das Bund in wiederholter Weise leichten Aufheizungen und Abkühlungen während dieser Verfahrensstufe
bei konstanter Temperatur unterworfen ist, das Eindringen der im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden
gasförmigen Ofenatmosphäre in die Räume zwischen den Bundwicklungen
gefördert und die Ausbildung eines schlechten Filmes gefördert wird. Der Einfluß der Dauer des Haltens
auf der konstanten Temperatur auf den Film wurde untersucht, wobei folgendes gefunden wurde. Ist die Haltedauer
nicht länger als 5 Stunden", so ist die Ausbildung eines
schlechten Films nicht bemerkbar, wird die Haltedauer jedoch langer als 10 Stunden, so nimmt die Fläche des schlechthaftenden
weißlichen Films zu und nach 50 Stunden steigt mit dem Längerwerden der Haltezeit das Ausmaß der Filmzersetzung
an.
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- ίο -
Vie "bereits erwähnt, tritt bei Verwendung der bekannten
im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden Atmosphäre in der Verfahrens stufe des Temperaturanstieges und in der
Verfahrensstufe, bei welcher die Temperatur bei 800 bis
9200C konstant gehalten wird, das stark reduzierende Gas
in den Raum zwischen den Bundwicklungen ein, wobei die direkte Reduktion des FeO im wesentlichen über Wasserstoff
gemäß der vorstehenden Gleichung (2) erfolgt, wohingegen die Reduktion des FeO durch Si gemäß der vorstehenden
Gleichung (1) im wesentlichen nicht abläuft und ein Film mit schlechtem Haftvermögen gebildet wird.
Erfindungsgemäß wird nun eine nicht oxydierende und nicht reduzierende Gasatmosphäre, wie eine Stickstoff- oder
Argonatmosphäre, d.h. eine inerte neutrale Atmosphäre verwendet, um diesen Nachteil abzuwenden. Bei Verwendung
eines derartigen Gases läuft die Reaktion gemäß Gleichung (1), d.h. die Reaktion, in welcher Sauerstoff des FeO
sich mit Si unter Bildung von S1O2 umsetzt, glatt ab, und
selbst dann, wenn die Dicke der Oxydschicht beim Entkohlungsglühen
dünn ist, wird ein MgO-SiOo-Glasfilm mit
ausgezeichneter Haftfähigkeit am Grundmetall in gleichmäßiger Weise erzielt.
In der japanischen Patentschrift 715 291 ist ein Verfahren
zur Einstellung der Atmosphäre in einem Glühofen, insbesondere der Atmosphäre zwischen den Wicklungen oder
Schichten eines Bundes beschrieben. Bei dem Verfahren
nach der oben genannten Patentschrift, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Atmosphäre zwischen den Bundwicklungen
stets mit Hilfe von Dampf bis zum Erhitzen auf die hohe Temperatur leicht oxydierend gehalten wird,
läuft jedoch die Oxydation des Stahlbleches durch den
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Dampf zwischen den Schichten "bis zu etwa 830 G ah, wodurch
der Film dick wird. Demzufolge werden der Schichtungsfaktor
und die magnetischen Eigenschaften des Erzeugnisses verschlechtert, so daß dieses Verfahren nicht auf die
Herstellung eines kornorientierten Siliciumstahrblech.es
mit einer hohen magnetischen Induktion, worauf die vorliegende Erfindung abzielt, anwendbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt ein·-typisches
Erhitzungsprofil in der Schlußglühung "bei korn-(rientiertem
Siliciumstahlblech mit einer hohen magnetischen Induktion dar, auf dessen Herstellung die vorliegende Erfindung
gerichtet ist. Das Erhitzungsprofil oder -programm kann in vier Erhitzungsstufen A, B, C und D unterteilt-werden.
Darin "bedeutet die Stufe A ein Erhitzen mit einer hohen
Aufheizgeschwindigkeit unmittelbar vor die Temperatur der Sekundärrekristallisation; die Stufe B eine allmähliche
Aufheizung unmittelbar vor der Temperaturkonstanthaltung für die Sekundärrekristallisation; die Stufe C eine Konstanthaltung
der Temperatur für die Sekundärrekristallisation und die Stufe D eine Eeinigungsglühung bei einer
höheren Temperatur, welche sich an die Stufe der Temperaturkonstanz anschließt.
Die Eigenschaften von HgO-SiOo-Glasfilmen an Proben 1 bis
6j die unter Veränderung der Gaszusammensetzung in den Stufen
A bis C erhalten wurden, wobei Wasserstoff bei allen Proben in der Stufe D zur Anwendung kam, wurden ermittelt^
und die Ergebnisse sind in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.
509836/0
Tafel
cn ο co cso ω
■jo
■ti
M 3
m α
Erobe |
Glühatmosphäre iE
Stufe |
VB | C | D | Erscheinungsbild des MgO-SiO2-GIaSfilms |
Kleinster Biegungs radius (mm) |
1 | A | E2 | Hg | H2 | Unebener PiIm mit weiß- grauen Bereichen und dünnen Bereichen, durch welche die Korngrenzen hindurchscheinen |
30 |
2 | H2 | H2 | H2 | H2 | Wie "bei Probe 1 | 30 |
3 | H2 | Ng | H2 | H2 | Unebener Film aus weiß grauen Abschnitten und dünnen Abschnitten, durch welche die Korngrenzen hindurchscheinen. Teilweise stark grau gefärbt |
30 |
4 | H2 | Ng | Ng | H2 | Über die gesamte Länge gleichmäßig, tiefe graue Färbung |
10 |
5 | Ng | N2 | Ng | H2 | Über die gesamte Länge gleich mäßig, tiefe graue Färbung |
10 |
6 | H2 | H2 | Ng | H2 | Im wesentlichen die gesamte Ober fläche besitzt eine tiefe Grau färbung. Ein weißlich-grauer Film ist an den äußeren Wicklungsbe reichen und im Bereich der Kante in Richtung der Breitenabmessung zu |
15 |
H2 | sehen |
cn α co cn
250855A
In der vorstehenden Tafel 1 zeigen die Proben 4-, 5 und
6 bei Verwendung von gasförmigem Stickstoff in der Erhitzungsstuf
e C ein ausgezeichnetes Erscheinungsbild des Films. Außerdem ist der kleinste Biegungsradius,
der keine Ablösung des Filmes verursachte,gering. Aber insbesondere besitzen die Proben 4- und 5>
"bei welchen gasförmiger Stickstoff in der Erhitzungsstufe B verwendet
wurde 5 das beste Film-Erscheinungsbild "und weisen
diese Proben 4- und 5 den kleinsten Biegungsradius ohne Ablösung des Filmes auf. Daraus ergibt sich, daß
ein guter Film dann erzielt werden kann, wenn ein neutrales Inertgas, wie Stickstoff, zumindest in der Stufe der
Temperaturkonstanthaltung verwendet wird. Erfindungsgemäß
kann als Gas für die Atmosphäre in der anfänglichen Stufe des raschen Aufheizens jegliches Gas verwendet werden, sofern
dieses Gas keine oxydierenden Eigenschaften besitzt. So kann ein solches Gas beispielsweise hauptsächlich aus
Wasserstoff, aus mit Wasserstoff verdünntem Stickstoff oder Argon oder aus reinem Stickstoff oder reinem Argon
bestehen. Als die Atmosphäre bildendes Gas ist in der anschließenden Stufe der Temperaturkonstanz jedoch ein nicht
oxydierendes und nicht reduzierendes inertes neutrales Gas erforderlich und da gasförmiger Stickstoff als neutrales
Gas wirtschaftlich vorteilhafter ist als Argon und dgl. sollte vorteilhafterweise Stickstoff verwendet werden. Die
Ursache dafür, daß jegliches reduzierende Gas und jegliches neutrale Gas während der Stufe A der raschen Erhitzung
verwendet werden kann, wie vorstehend erwähnt und aus Tafel 1 ersichtlich, ist darin zu sehen, daß die Atmosphäre
zwischen den Bundwicklungen oder Bundschichten nicht erheblich durch die Gasatmosphäre beeinflußt wird, die das Bund
in dieser Verfahrensstufe umgibt. Wird MgO, welches stärker
hydratisierend wirkt, als Glühseparator verwendet.und ist
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die Menge des in den Ofen eingebrachten Gases kleiner als der Freiraum, wenn das Bund in den Glühofen eingesetzt
worden ist, so wird der zwischen den Bundwicklungen gebildete Dampf abgeführt und neigen die Kantenbereiche
des Bundes zum Oxydieren, weshalb es vorteilhaft ist, die Menge des zugeführten Gases zu erhöhen.
Um eine Überhitzung unmittelbar vor der Stufe der Temperaturkonstanz,
d.h. der Stufe C zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Stufe B einer allmählichen Erhitzung erst
in dieser Stufe einzuschieben, da es notwendig ist, die Aufheizgeschwindigkeit sehr klein zu halten. Da die das
Bund umgebende Gasatmosphäre dazu neigt, in die Freiräume zwischen den Bundwicklungen einzutreten und ein schlechter
Film insbesondere gern an den Kantenbereichen des Bundes auftritt, ist es demzufolge vorteilhaft, nach Möglichkeit
Wasserstoff als Gas in der Verfahrensstufe B zu vermeiden. Die Verwendung von Wasserstoff ist jedoch nicht in jedem
Fall ungünstig und wie die Probe 6 in der vorstehenden Tafel 1 zeigt, kann gasförmiger Wasserstoff in Abhängigkeit
von der Aufheizgeschwindigkeit ohne Schaden verwendet werden.
In der Verfahr ens stufe C, in welcher die Temperatur konstant
gehalten wird, übt die Atmosphäre im Glühofen einen großen Einfluß auf die Atmosphäre zwischen den Bundwicklungen aus,
wie bereits erwähnt. Demzufolge ist es vorteilhaft, ein nicht oxydierendes und nicht reduzierendes Gas, d.h. ein
neutrales Gas wie Stickstoff oder Argon zu verwenden. Es ist jedoch nicht stets erforderlich, hochreinen Stickstoff
oder hochreines Argon zu verwenden und selbst dann, wenn diese Gase einen sehr kleinen Anteil von etwa 100 ppm an
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Sauerstoff und dgl. enthalten, sind keine großen Nachteile
zu "befürchten.
Ist in dem Gefüge die Sekundärrekristallisation nach Halten auf konstanter Temperatur über eine vorbestimmte Zeitdauer
im wesentlichen vollendet, so wird die Reinigungsglühung zur Entfernung der Verunreinigungen aus dem Stahl durchgeführt,
mit deren Hilfe Verunreinigungen, wie Stickstoff und die Inhibitoren der Primärrekristallisation, wie Selen,
Schwefel und dgl. entfernt werden. In der Verfahrensstufe D, der Eeinigungsglühung, wird das Bund langer als einige
Stunden "bei einer Temperatur von 1100 bis 12000C in einer
Wasserstoffatmosphäre gehalten. Demzufolge muß nach der
Glühstufe C bei konstanter Temperatur das bis zu dieser Stufe
verwendete neutrale Gas durch Wasserstoff ersetzt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, diesen Gaswechsel
exakt unmittelbar nach der Beendigung der Stufe C vorzunehmen, denn wenn die Temperatur, bei welcher Stickstoff
durch Wasserstoff ersetzt wird, höher äLs 95O0C ist und der
in der Entkohlungsglühungsstufe gebildete EeO-SiOo-Glasfilm
stärker als etwa 3/um ist, so werden an den Kantenbereichen
des Bundes und in den äußeren Wicklungsabschnitten glänzende Flecken mit einem Durchmesser von 0,1 bis 2 mm gebildet,
an welchen der Film fehlt. Diese Fleckenbereiche haben einen geringen Isolationswiderstand, weshalb der Wechsel zu
Wasserstoff bei einer Temperatur von weniger als 95O0C ausgeführt
werden muß.
Die Erfindung..wird im folgenden anhand von Beispielen näher
erläutert, ohne daß die Erfindung auf die Beispiele beschränkt wäre.
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Ein Si-Stahlband mit 2,9% Si, 0,03% Sb und 0,02% Se und
einer Dicke von 0,3 mm, einer Breite von 970 mm und einer
Länge von 3200 m wurde kontinuierlich in einer Atmosphäre geglüht, die zu 70% aus Wasserstoff, Rest Stickstoff "bestand
und einen Taupunkt von 600C besaß. Die bei 8200C ausgeführte
Glühbehandlung dauerte 4 Minuten, worauf das Bandmaterial mit MgO beschichtet und dann zu einem Bund
mit einem Innendurchmesser von 508 mm aufgehaspelt wurde.
Das hergestellte Bund wurde in einen elektrischen Glühofen eingesetzt, worauf die Temperatur mit einer Aufheizgeschwindigkeit
von 20°C/Std. gesteigert wurde, während gasförmiger Stickstoff eingeleitet wurde. Eine Temperatur
von 8500C wurde 60 Stunden aufrechterhalten und dann wurde
der Stickstoff durch gasf örm^n Wasserstoff ersetzt
und die Temperatur noch weiter auf 1200 C gesteigert, bei welcher Temperatur die Glühbehandlung 15 Stunden lang
fortgesetzt und dann der Ofen abgekühlt wurde.
Die Dicke der Oxydschicht betrugLnach der kontinuierlichen
Glühbehandlung 2,0yum, der Brennverlust des als Glühseparator
aufgetragenen Magnesiumoxids betrug 3>2% und die Be-Schichtungsmenge
betrug 7>0 g/m einer Oberfläche. Hach
einer Reinigung wurde die Oberfläche des Bandmaterials untersucht. Ein dunkelgrauer PiIm war über die gesamte
Länge mit Ausnahme der beiden letzten Windungen oder Wicklungen ausgebildet und der kleinste Biegungsradius, der
den Film nicht ablöste, betrug 10 mm und war damit sehr gut. Die im Mittelabschnitt der Längsausdehnung bestimmten
magnetischen Eigenschaften betrugen 1,91 Wb/m für den
B8-Wert und 1,14 W/kg für
509836/0744
Ein Si-Stahl"band mit 2,84% Si, 0,018% säurelöslichem Al
und 0,022% Sb und mit einer Dicke von 0,35 mm, einer Breite von 830 mm und einer Länge von 2800 m wurde kontinuierlich
in einer Gasatmosphäre geglüht, die zu 60% aus Wasserstoff, Rest Stickstoff "bestand und einen Taupunkt
von 60°C hatte. Die Glühung erfolgte "bei 8200C und
dauerte 4· Minuten, worauf das Bandmaterial mit Magnesiumoxid beschichtet und dann zu einem Bund mit einem Innendurchmesser
von 508 mm aufgehaspelt wurde. Das erhaltene
Bund wurde in einem elektrischen Ofen geglüht. Die Atmosphäre im Ofen wurde durch gasförmigen Stickstoff ersetzt, bevor
die Temperatur gesteigert wurde. Mit einer Aufheizgeschwindigkeit von i5°C/Std. wurde die Temperatur auf
890°C gesteigert, während Wasserstoffgas eingeblasen wurde,
worauf dann das die Atmosphäre bildende Gas durch Stickstoff
gas ersetzt wurde und die Glühtemperatur von 890 C 80 Stunden lang gehalten wurde. Sodann wurde der gasförmige
Stickstoff wieder durch gasförmigen Wasserstoff ersetzt und die Temperatur auf 1175°C gesteigert. Bei dieser Temperatur
wurde eine 15 stündige Glühung vorgenommen, worauf das derart behandelte Bandmaterial abgekühlt wurde. Die
Dicke der Oxydschicht betrug nach der kontinuierlichen Glühung 2,5/um und die Menge des Abbrandverlustes oder Brennverlustes
betrug 2,8%. Die Beschichtung war in einer Menge
von 5»5 g/m einer Oberfläche aufgetragen. Ein tiefgrauer
Film war nach der Hochtemperaturglühung auf der gesamten Länge der Oberfläche ausgebildet, mit Ausnahme der beiden
letzten Wicklungen oder Windungen und der kleinste Biegungsradius, bei welchem der Glasfilm sich nicht ablöste, betrug
5 mm. Die am Mittelabschnitt der Längsausdehnung des Stahlbandes bestimmten magnetischen Eigenschaften betrugen 1,93
Wb/m2 für den Bg-Wert und 1,16 W/kg für W1
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Claims (6)
- PatentansprücheVerfahren zum Herstellen kornorientierter Siliciumstahlbleche mit einem Bo-Wert der magnetischen Induktion von mehr als 1,88 Wb/m , welche mit einem isolierenden ^lasfilm versehen sind, bei welchem ein auf seine Endabmessung gebrachtes, kaltgewalztes Si-Stahlblech in feuchter Wasserstoffatmosphäre zur Ausbildung einer im wesentlichen aus SiO^ und FeO bestehenden Oxydschicht auf der Blechoberfläche einer Entkohlungsglühung unterzogen und das entkohlungsgeglühte Blech mit einem MgO-haltigen Glühseparator beschichtet und das derart behandelte Stahlblech zu einem Bund aufgehaspelt wird, dadurch gekennz eichnet, daß das aufgehaspelte Blech durch wenigstens 10-stündiges Halten auf einer Temperatur von 800 bis 9200C zur vollständigen Entwicklung sekundarrekristallisierter Körner mit (11O)JOO1J-Orientierung geglüht und dann auf eine höhere Temperatur von 1000 bis 12000C gebracht und auf letzterer zur Ausbildung eines MgO-SiOp-Glasfilms auf der Blechoberfläche ge halten wird UEÖ. daß wenigstens bei dem Halten auf einer Temperatur von 800 bis 920°C ein gegen Eisen inertes neutrales Gas und bei der Glühbehandlung bei konstanter Temperatur zwischen K
stoff verwendet wird.Temperatur zwischen 1000 und 12000C gasförmiger Wasser- - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ch~ n.e t, daß ein Si-Stahlblech mit 0,005 bis 0,2% Antimon behandelt wird.509836/0744
- 3. Verfaliren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß bei der Entkohlungsglühung eine Oxydschicht
mit einer Dicke von 0,5 bis 4,0/um gebildet wird. - 4. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß die neutrale Atmosphäre von Raumtemperatur
bis zum Endender Glühbehandlung bei einer konstanten Temperatur zwischen 800 und 92O0C verwendet wird. - 5. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzei eh-n e t, daß der Wechsel der Atmosphäre von dem neutralen Gas zu Wasserstoff bei einer Temperatur von weniger als
95O°C vorgenommen wird. - 6. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß als neutrales Gas Stickstoff mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 100 ppm verwendet wird.509836/0744Leerseite
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |