DE2542173C2

DE2542173C2 -

Info

Publication number: DE2542173C2
Application number: DE2542173A
Authority: DE
Inventors: Peter Gwendt Wales Gb Moore; Derek Lydney Gloucestershire Gb Shottin; Graham Cary Gwendt Wales Gb Smith
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel PLC
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1975-09-22
Publication date: 1987-09-24
Also published as: SE7510579L; JPS5159719A; BE833649A; GB1521680A; CA1050863A; DE2542173A1; JPS6041132B2; IT1047423B; FR2285462A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von kornorientiertem Siliciumstahlblech bzw. Elektroblech (in der vorliegenden An meldung werden die beiden Ausdrücke synonym verwendet) oder -streifen bzw. -band mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust, das in elek trischen Vorrichtungen wie Transformatoren und ähnlichen Vorrichtungen als magnetisches Kernmaterial verwendet wird.

Ein solches Material besitzt eine bevorzugte Kornorientie rung oder ein bevorzugtes Gefüge, definiert in Miller-Indi ces als (110) [001], d. h. die individuellen Körner, die das Blech oder den Streifen ergeben, haben ihre kristallo graphischen (110)-Ebenen hauptsächlich parallel zu der Blech- oder Streifenoberfläche und ihre kristallographischen [001]-Richtungen verlaufen hauptsächlich parallel zu der Walz richtung des Blechs oder Streifens.

Aus der DE-AS 12 52 220 und der DE-OS 23 16 808 ist ein Verfahren zur Herstellung von kornorientierten Siliciumstahlblechen in (110) [001]- Textur mit hoher magnetischer Induktion bekannt, bei dem ein Siliciumstahl zu einem Blech von 1,5 bis 5 mm Dicke warmgewalzt wird, dann bei einer Temperatur von 950 bis 1200°C zur Ausscheidung von Stickstoff als AlN geglüht wird, dann zur vorgesehenen Endstärke kaltgewalzt wird und anschließend bei 750 bis 900°C entkohlt und einer Schlußglühung oberhalb 1000°C unterworfen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von kornorientierten Siliciumstählen bereitzu stellen, das nicht auf die Anwesenheit von Aluminium be schränkt ist und mit dem Siliciumstähle mit guten magneti schen Eigenschaften erhalten werden können.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Siliciumstahl für elektromagnetische Anwendungen gemäß Anspruch 1. Zweckmäßige Ausführungsformen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

Bevorzugt wird die Platte zu einem heißen Band mit einer Dicke im Bereich von 1,5 bis 3,0 mm reduziert.

Das Endglühen ist bevorzugt ein Kistenglühen, welches bevor zugt im Bereich von 1150 bis 1200°C durchgeführt wird.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Stahl der Bramme (Platte) geeigneterweise Mangan und Schwefel, die sich anschließend verbinden, und Mangansul fidausscheidungen in dem warmgewalzten Band (Blech, Streifen) bilden. Diese wirken anschließend als Kornwachstumsinhibitor, um ein Material zu ergeben, das gute Ummagnetisierungsverlust-Eigenschaften besitzt. Das Mangansulfid wird erhalten, indem man Mangan in einer Kon zentration bis zu 0,1 Gew.-% zu der Stahlschmelze bei irgendeiner geeigneten Stufe bis zum Gießen des Rohblocks zugibt.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform kann sich der Roh block von einer Schmelze ableiten, die bei einem bekannten Stahlherstellungsverfahren typischerweise auf 0,02% bis 0,035% Kohlenstoff, 2,8% bis 3,5% Silicium, 0,02% bis 0,03% Schwefel und 0,05% bis 0,09% Mangan, Rest aus Eisen und üblichen Verunreinigungen, eingestellt ist. Brammen, die aus sol chen Schmelzen entweder durch Gießen von Rohblöcken und Vorwalzen oder direkt durch Stranggießen erhalten werden, werden bei einer Temperatur im Bereich von 1350 bis 1400°C wieder erwärmt und zu Bändern mit einer Dicke von zweckmäßigerweise 1,9 mm warmgewalzt. Die Para meter beim Warmwalzen können die sein, die man üblicher weise auf diesem Gebiet verwendet.

Das so gebildete Warmband kann zwischen 850 und 1050°C typischerweise einige Minuten geglüht werden und dann kalt bis zur Enddicke ohne Zwischenglühen gewalzt werden. Der kaltgewalzte Streifen wird dann kontinuierlich in feuchtem Wasserstoff oder in einer anderen Entkohlungsatmosphäre bei einer Temperatur von oberhalb 900°C bis 1000°C geglüht.

Die Entkohlungstemperatur, die höher ist als die üblicher weise verwendete, kann während der Zeit, in der das Band im Glühofen verbleibt, im wesentlichen konstant gehalten werden. Vor oder nach dem Entkohlungsglühen wird das Band erfindungsgemäß einer Glühung bei einem Temperaturniveau im Bereich von 800 bis 850°C unterworfen. Dies kann zweckmäßi gerweise in einem zur Entkohlung verwendeten Glühofen erfol gen, der so ausgebildet ist, daß das Band in zwei unter schiedlichen Temperaturbereichen erwärmt wird, die dazu dienen, die Kohlenstoffkonzentration zu vermindern und die erforderlichen magnetischen Endeigenschaften zu entwickeln.

Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Entkohlungsglühtempe ratur, die höher ist als üblicherweise verwendet, ermög licht, daß eine gute Sekundärrekristallisation während der nachfolgenden Kistenglühung auftritt, die zweckdienlicher weise während ungefähr 24 Stunden bei einer Temperatur bis zu 1190°C durchgeführt wird. Man nimmt an, daß eine solche sekundäre Rekristallisation nicht bei einem in einer Stufe kaltgewalzten Material auftreten würde, welches innerhalb des normalen Temperaturbereichs zwischen 800 und 850°C ent kohlt wird, wie er zur Zeit bei bekannten Verfahren für die Herstellung von kornorientierten Siliciumstählen ver wendet wird.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Stahl Aluminiumnitrid als Kornwachstumsinhibitor zusätzlich zu Mangansulfid enthalten. In diesem Fall wird das Aluminium nitrid gebildet, indem man den Stahl mit Aluminium bei ir gendeiner Stufe bis zum Gießen des Rohblocks impft, so daß die Endkonzentration an säurelöslichem Aluminium bis zu 0,065 Gew.-% beträgt. Bei dieser anderen Ausführungsform wird der Stahl wieder aus einer Schmelze gebildet, die bei irgendeinem bekannten Stahlherstellungsverfahren an fällt, und typischerweise so eingestellt ist, daß sie 0,02 bis 0,06% Kohlenstoff, 2,5 bis 3,5% Silicium, 0,01 bis 0,06% säurelösliches Aluminium, 0,05 bis 0,1% Mangan und 0,02 bis 0,03% Schwefel enthält, wobei der Rest aus Eisen und üblichen Verunreinigungen be steht. Nach dem Gießen zu Rohblöcken und Walzen zu Brammen werden die Brammen innerhalb eines Temperaturbereichs von 1350 bis 1400°C wiedererwärmt und zu Bändern mit einer Dicke von ungefähr 2,8 mm warmgewalzt.

Erfindungsgemäß wird dieses Warmband bei einer Temperatur zwischen 850 bis 1050°C zwischengeglüht, das heißt bei einer beachtlich niedrigeren Temperatur als bei den bekannten Fertigbearbeitungsverfahren, bei denen Aluminiumnitrid als Kornwachstumsinhibitor verwendet wird, und nach dem Beizen wird es direkt kalt im wesent lichen auf Endstärke gewalzt.

Der kaltgewalzte Streifen wird einer Entkohlungsglühung bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1000°C unter worfen und anschließend zweckmäßigerweise während ungefähr 24 Stunden bei 1190°C kistengeglüht. Wie zuvor kann das Glühen in einem geeigneten Ofen durchgeführt werden, der ein Temperaturgefälle einschließlich zweier Temperaturniveaus aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen, bisher nicht üblichen Kombina tion von Warmbandglühen und Entkohlungstemperatur wird ein kornorientiertes Material mit magnetischen Eigenschaften erhalten, die mindestens äquivalent und zum Teil besser sind als die von Materialien, die man mit den bisher bekannten, in der Regel energieaufwendigeren und damit teureren Verfahren erhält.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Stufe c des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei wie oben beschrieben, durchgeführt.

Beispiel 1

Ein Siemens-Martin-Stahl mit einer Schmelzanalyse von 0,029% C, 0,079% Mn, 0,028% S, 3,18% Si, 0,007% P, 0,0065% N₂, 0,116% Cu, 0,044% Ni und 0,018% Sn wird zu Rohblöcken gegossen, die anschließend zu Brammen gewalzt werden. Die Brammen werden nach dem Wiedererwärmen auf ungefähr 1400°C auf einem kontinuierlichen Warmwalzwerk gewalzt, um warmgewalzte Bänder von 1,92 mm Dicke herzustellen. Bleche aus diesen warmgewalzten Bändern werden bei 910°C während einer gesamten Verweilzeit von 5 min geglüht. Nach dem Beizen werden diese Bleche kalt auf eine Dicke von 0,34 mm in mehreren Durchgängen ohne Zwischen glühen gewalzt. Die kaltgewalzten Bleche werden dann zur Ent kohlung bei 950°C während ungefähr 5 min in Wasserstoff mit einem Taupunkt von 60°C geglüht. Nach dem Beschichten mit Magnesia werden die entkohlten Bleche bei ungefähr 1190°C während ungefähr 24 Stunden geglüht. Epstein-Proben werden aus dem geglühten Material herausgeschnitten und ergeben nach dem Spannungsarmglühen Ummagnetisierungsverlustwerte von 1,03 bis 1,09 W/kg bei 1,5 T und 50 Hz. Diese Werte liegen alle innerhalb der M 6-Gütestufen-Spezifikation von 1,11 W/kg für diese Materialdicke.

Beispiel 2

Eine vakuumentgaste Schmelze aus einem basisch zugestellten Sauerstoff konverter wurde zu Rohblöcken gegossen, die anschließend zu Brammen warmgewalzt wurden. Die Brammen wurden nach dem Erwärmen auf ungefähr 1400°C auf einem kontinuierlichen Warmwalzwerk gewalzt, um warmgewalzte Bänder mit einer Dicke von 2,97 mm herzustellen. Die warmgewalz ten Streifen zeigten die folgende Analyse: 0,041% C, 0,080% Mn, 2,94% Si, 0,024% S, 0,013% P, 0,007% N₂ und 0,025% säurelösliches Al. Bleche aus diesem warmge walzten Band werden bei 900°C bis 910°C während einer Gesamtverweilzeit von 5 min geglüht. Nach dem Beizen werden diese Bleche auf eine Dicke von 0,34 mm in verschiedenen Durchgängen ohne zwischenzeitliches Glühen kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Bleche werden dann bei 950°C während un gefähr 5 min in Wasserstoff mit einem Taupunkt von 60°C zur Entkohlung geglüht. Nach dem Beschichten mit Magnesia wer den die entkohlten Bleche bei etwa 1190°C während un gefähr 24 Stunden geglüht. Das so gebildete Material be sitzt eine ausgezeichnete (110) [001]-Orientierung und ergibt die folgenden magnetischen Versuchs ergebnisse:

Ummagnetisierungsverlust bei 1,5 T, 50 Hz: 0,91-1,00 W/kg, durchschnittlich 0,96 W/kg
Ummagnetisierungsverlust bei 1,7 T, 50 Hz: 1,16-1,36 W/kg, durchschnittlich 1,28 W/kg
B 10: 1,90-1,94 T, durchschnittlich 1,92 T.

Beispiel 3

Eine vakuumentgaste Schmelze aus einem basisch zugestellten Sauerstoff konverter wird zu Rohblöcken gegossen, die anschließend warm zu Brammen gewalzt werden. Die Brammen werden nach dem Er wärmen auf ungefähr 1400°C auf einem kontinuierlichen Warm walzwerk gewalzt, um warmgewalzte Bänder mit einer Dicke von 2,03 mm herzustellen. Die warmgewalzten Bänder zeigten die folgende Analyse: 0,029% C, 3,14% Si, 0,026% S, 0,008% P, 0,067% Mn, 0,015% Ni, 0,042% Cu, 0,008% Sn, 0,0042% N, 0,004% Al. Diese warmgewalzten Streifen werden durch einen kontinuierlich arbeitenden Glühofen bei einer Temperatur von 900°C während einer Gesamtzeit im Ofen von 5 min geleitet. Nach dem Beizen wird der Streifen zu einer Dicke von 0,35 mm in verschiedenen Durchgängen ohne Zwischen glühen kaltgewalzt. Die kaltgewalzten Bleche werden dann bei 950°C während unge fähr 5 min in Wasserstoff (Taupunkt +60°C) zur Entkohlung geglüht.

Nach der Magnesiabeschichtung werden die entkohlten Streifen aufgewickelt und bei 1190°C 24 Stunden lang geglüht. Das so ge bildete Material besitzt eine ausgezeichnete (110) [001]-Orientierung und ergibt die folgenden magnetischen Tester gebnisse nach dem Spannungsarmglühen:

Ummagnetisierungsverlust bei 1,5 T, 50 Hz: 1,03-1,13 durchschnittl. 1,07
Ummagnetisierungsverlust bei 1,7 T, 50 Hz: 1,47-1,61 durchschnittl. 1,53
B 10: 1,76-1,82 durchschnittl. 1,79.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Siliziumstahlblech für elektromagnetische Anwen dungen, bei dem

- aus einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt bis zu 0,08 Gew.-% und einem Siliziumgehalt zwischen 2,5 und 3,5% sowie ggf. Aluminium eine Bramme gegossen wird,
- die Bramme zu einem Band warmgewalzt,
- das Band zwischengeglüht,
- das zwischengeglühte Band im wesentlichen auf Endstärke kaltgewalzt,
- das kaltgewalzte Band einem Endkohlungsglühen unterworfen, um die Kohlenstoffkonzentration auf unter 0,005% zu vermindern, und
- das Band einer Endglühung bei einer Temperatur bis zu 1200°C unterworfen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das warmgewalzte Band bei einer Temperatur im Bereich von 850 bis 1050°C zwischengeglüht,
b) das kaltgewalzte Band zur Entkohlung bei einer Temperatur von oberhalb 900 bis 1000°C geglüht und
c) vor oder nach dem Entkohlungsglühen eine Glühung bei einem Temperaturniveau im Bereich von 800°C bis 850°C durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl auf eine Zusam mensetzung aus 0,02% bis 0,035% Kohlenstoff, 2,8 bis 3,5% Silicium, 0,02 bis 0,03% Schwefel und 0,05 bis 0,09% Mangan eingestellt wird, wobei der Rest aus Eisen und üblichen Verunreinigungen besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl auf eine Zusammensetzung aus 0,02 bis 0,06% Kohlenstoff, 2,5 bis 3,5% Silicium, 0,01 bis 0,06% säurelösliches Aluminium, 0,05 bis 0,1% Mangan und 0,02 bis 0,03% Schwefel, eingestellt wird, wobei der Rest aus Eisen und üblichen Ver unreinigungen besteht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Band bei ca. 900°C zwischengeglüht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen b) und c) in einem kontinuierlichen Glühofen bei den entsprechenden Temperaturniveaus durchgeführt werden.