DE2851534C2

DE2851534C2 - Verfahren zum Herstellen kantenrißfreien kornorientierten Silizium-Stahlblechs

Info

Publication number: DE2851534C2
Application number: DE2851534A
Authority: DE
Inventors: Masafumi Okamoto; Takahide Himeji Hyogo Shimazu; Morio Shiokazi; Kiyoshi Tanaka
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1986-02-13
Also published as: US4204891A; FR2442673B1; DE2851534A1; GB2037625A; FR2442673A1; GB2037625B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von kantenrißfreiem kornorientiertem Silizium-Stahlblech, bei dem eine Stranggußbramme aus einem üblichen Stahl mit 0,025 bis 0,085% Kohlenstoff, 2,5 bis 4,0% Siiizium sowie Mangan, Schwefel, Aluminium und Stickstoff bei 1280 bis 1430°C geglüht, vorgewalzt, fertiggewalzt, kaltgewalzt, entkohlend geglüht und abschließend rekristallisierend geglüht wird.
Kantenrisse und -fehler entstehend häufig beim Warmwalzen kornorientierten Silizium-Stahlblechs und führen beim anschließenden Kaltwalzen häufig zu Brüchen. Dem läßt sich in herkömmlicher Weise dadurch begegnen, daß beim Fertigwalzen ein allzu starkes Abkühlen der Blechkanten vermieden wird oder die Verformungskräfte entsprechend eingestellt werden.

Beim Warmwalzen von Standgußblöcken und -brammen treten solche Kantenfehler nicht auf; sie sind vielmehr typisch für Stranggußstähle. Mit Kantenfehlern versehenes Band muß vor dem Kaltwalzen besäumt werden, worunter das Ausbringen erheblich leidet

Stranggußstähle mit hohem Siliziumgehalt zeigen beim Warmwalzen häufig in starkem Maße durch das Gußgefüge bedingte Kantenrisse, die eine Tiefe bis zu 200 mm erreichen können. Entsprechend gering ist das Ausbringen, ohne daß es bislang gelungen ist, dem erfolgreich entgegenzuwirken.

Kornorientiertes Transformatorenblech enthält üblicherweise 2,5 bis 4,0% Silizium sowie als notwendige Verunreinigungen Mangan, Schwefel, Aluminium, Stickstoff, Antimon, Bor, Selen und Kupfer einzeln oder nebeneinander, die in eine AuEscheidungsphase übergehen und als Inhibitoren bezüglich des Kornwachstums wirken. Diese Inhibitoren sind im Hinblick auf die abschließende Sekundärrekristallisation und die daraus resultierenden magnetischen Eigenschaften unerläßlich. Um die Inhibitoren möglichst vollständig im Grundgefüge zu lösen, wird das Ausgangsmaterial vor dem Warmwalzen normalerweise auf eine Temperatur von mindestens 1250⁰C erwärmt. Im einzelnen hängt die Temperatur von dem Gehalt an Inhibitoren ab. Dennoch gilt, daß sich mit zunehmender G'ühtemperatur auch die Zahl der Kantenrisse erhöht.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 71 906 ist bereits ein Verfahren bekannt, beim Stranggießen von Brammen aus Stählen für Transformatorenbleche im Hinblick auf deren Rißempfindlichkeit die Wärmeabfuhr durch ein kontrolliertes Abkühlen zu vermeiden. Des weiteren beschreibt die deutsche Auslegeschrift 23 16 808 ein Verfahren zum Herstellen von Elektroblechen mit Goss-Textur, bei dem Brammen aus einem Stahl mit bis 0,085% Kohlenstoff, 2,0 bis 4,0% Silizium und 0,01 bis 0,065% säurelöslichem Aluminium mit einer Dicke von 150 bis 600 mm auf eine Temperatur bis 1300⁰C erwärmt und mit einem auf die Dicke bezogenen Reduktionsgrad von 30 bis 70% vorgewalzt wird, um mehr als 80% der Körner auf einen mittleren Durchmesser von höchstens 25 mm einzustellen. Dem Vorwalzen schließt sich ein Wiedererwärmen zum Lösen des Aluminiumnitrids und ein übliches Warmwalzen zu Blech oder Band an. Das Vorwalzen vor dem Lösungsglühen zielt darauf ab, der Beeinträchtigung der magnetischen Induktion infolge des starken Kornwachstums beim anfänglichen Hochglühen und der daraus resultierenden unvollständigen Sekundärrekristallisation beim Schlußglühen entgegenzuwirken, um Elektroblech mit hoher magnetischer Induktion zu erzeugen.

so Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ein kantenrißfreies Blech ergibt. Die Lösung dieser Aufgabe geht von der Feststellung aus, daß die Kantenrissigkeit in starkem Maße von der Stichfolge beim Warmwalzen, insbesondere aber von der Querschnittsabnahme während der zweiten Hälfte des Vorwaizens und ganz besonders von den letzten ein oder zwei Vorwalzstichen abhängig ist. Demgemäß beträgt bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Querschnittsabnahme in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten oder der beiden letzten Vorwalzstiche jeweils 5 bis 35% und wird die vorgewalzte Bramme in einer Hitze mit einer Einlauf temperatur von mindestens 1050⁰C fertiggewalzt

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des Diagramms der Zeichnung des näheren erläutert, das den Kantenrißbefall in Abhängigkeit von der Glühtemperatur und der Querschnittsabnahme beim letzten Vorwalzstich veranschaulicht.

|_; Ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Stranggußstahl enthält 0,025 bis 0,085% Kohlenstoff, 2,5

W bis 4,0% Silizium und Mangan, Schwefel, Aluminium, Niob, Antimon, Bor, Selen und Kupfer einzeln oder

'}:, nebeneinander als Inhibitoren, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen.

|| Die untere Grenze des Kohlenstoffgehalts von 0,025% erklärt sich daraus, daß bei niedrigeren Kohlenstoffge-

ψ 65 halten die Menge der Oxydeinschlüsse sowie die Ummagnetisierungsverluste bei einem instabilen Rekristallisapj tionsgefüge zunehmen, während Kohlenstoffgehalte über 0,085% das Entkohlungsglühen verlängern und dem-

Il gemäß die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen.

ü, Der Siliziumgehalt von 2,5 bis 4,0% ist durch das angestrebte kornorientierte Gefüge bedingt; niedrigere

Siliziumgehalte beeinträchtigen die magnetischen Eigenschaften, insbesondere die Ummagnetisierungsverluste, während höhere Siliziumgehalte zum Entstehen von Rissen beim Kakwalzen führen.

Der Stahl kann in jeder herkömmlichen Weise stranggegossen werden. Dabei kann der flüssige Stahl während der Sekundärkühlung des StranggicOens elektromagnetisch gerührt werden, um die Strangeigenschaften zu verbessern. Nach dem Ablängen werden die einzelnen Stranggußbrammen in üblicher Weise geglüht, um die Inhibitoren möglichst vollständig in eine feste Lösung zu überführen. Vor dem Ablängen und Glühen kann der Strang auch vorgewalzt werden.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Glühen bei Temperaturen von 1250 bis 143O⁰C werden die Brammen erfindungsgemäß bei einer Temperatur von 1280 bis 1430° C geglüht In dem Diagramm kennzeichnen die Kreise eine annehmbare Kantenrißlänge unter 10 mm und X eine abnorme Kantenrißlänge über 10 mm, jeweils über die ganze Bandlänge.

Das Diagramm zeigt, daß bei Glühtemperaturen unter 1280° C keine abnorme Kantenrissigkeit auftritt. Bei einer Glühtemperatur von 1250 bis 1280° C kommt es nicht zu einem das Auftreten von Kantenrissen an den Korngrenzen begleitenden abnormen Kornwachstum. Andererseits bestimmt sich die Höchsttemperatur des Glühens jedoch nach der Ofenhaltbarkeit

Das Diagramm zeigt aber auch, daß Glühtemperaturen über 1280° C nur dann nicht zum Entstehen abnormer Kantenrisse führen, wenn die Querschnittsabnahme in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten Stichs 5 bis 35% beträgt Außerdem sollte das Feriigwalzen in einer Kontistraße nicht bei Temperaturen unter 1050° C beginnen.

Das auf diese Weise warmgewalzte Band mit einer Dicke von 1,5 bis 5 mm kann anschließend bei Temperaturen von 650 bis 1200° C geglüht sowie schließlich einstufig oder zweistufig mit einem Zwischenglühen bis auf die Enddicke kaltgewalzt werden. Das Kaltband wird entkohlt und anschließend bei einer Temperatur von 950 bis 1250° C rekristallisierend geglüht.

Die bei der obenerwähnten Temperatur geglühte Bramme wird nach einem Entzundern in einem Zunderbrecher mit geringer Querschnittsabnahme entweder in einem Umkehrgerüst oder einer Kontistraße vorgewalzt. Das Vorwalzen geschieht u. a. mit Vertikalwalzen bzw. einem Stauchgerüst, um die Brammenbreite während des Vorwalzens einzustellen. Die Querschnittsabnahme beim Vorwalzen richtet sich nach der Beschaffenheit der Schopfschere und der Fertigstraße und ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Brammendicke von 15 bis 60 mm gerichtet

Das herkömmliche Vorwalzen mit gleicher Walzkraft je Stich eignet sich jedoch nicht für hochgeglühte Stranggußbrammen, weii sich beim Hochglühen von Stranggußbrammen ein abnorm großes Gefügekorn ergibt. Die Folge eines derartigen Hochglühens bzw. dadurch bedingten Grobkorngefüges und eines anschließenden herkömmlichen Vorwalzens ist das Entstehen von Kantenrissen beim Fertigwalzen mit einer Einlauftemperatur von mindestens 1050° C in der Fertigstraße.

Das Entstehen von Kantenrissen läßt sich jedoch aufgrund des sich aus dem Diagramm ergebenden Zusammenhangs zwischen der Glühtemperatur und der Querschnittsabnahme während des Vorwalzens unterbinden. Dies insbesondere, wenn die Einlauftemperatur beim Fertigwalzen mindestens 1050° C beträgt. Dies ist auf ein sich unter dem Einfluß der Walzspannungen während des Vorwalzens einstellendes feinrekristallisiertes Kantengefüge zurückzuführen. Liegt die Einlauftemperatur beim Fertigwalzen unter 1050° C, dann ist die sekundäre Kristallisation unvollständig, weswegen die Einlauftemperatur im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften mindestens 1050° C betragen sollte.

Aus dem Diagramm ergibt sich, daß bei Glühtemperaturen über 1280° C und einer Querschnittsabnahme von 5 bis 35% in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten Stichs keine abnormen Kantenrisse auftreten. Das erlaubt ein Vorwalzen mit hoher Querschnittsabnahme während der ersten Hälfte des Vorwalzens bzw. mit Ausnahme des letzten oder der beiden letzten Vorwalzstiche. Andererseits läßt sich auch bei einer entsprechend hohen Zahl von Vorwalzstichen mit geringer Querschnittsabnahme vorwalzen, um die Querschnittsabnahme während der letzten Stiche des Vorwalzens in den erfindungsgemäßen Grenzen halten zu können.

Obgleich es noch an einer endgültigen Theorie dafür fehlt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine abnorme Kantenrissigkeit auftritt, läßt sich doch folgendes sagen:

Beim Glühen von Stranggußbrammen über 1280° C wächst aas Gefügekorn in der Randzone außerordentlich stark. Rekristallisiert nun ein derartig grobes Randzonenkorn mit einem Durchmesser von 7 bis 30 mm nicht hinreichend fein vor Beginn des Fertigwalzens, dann entstehen beim Fertigwalzen abnorme Kantenrisse. Diese lassen sich hingegen unterdrücken, wenn das Gefügekorn in der Randzone hinreichend fein rekristallisiert.

Beim Vorwalzen mit einer Querschnittsabnahme von 5 bis 35% in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten oder der letzten beiden Vorwalzstiche, ergibt sich hingegen ein feinrekristallisiertes Vorwalzgefüge mit einer Korngröße unter 3 mm und dementsprechend ein von Korngrenzenrissen freies Walzgut. Bei Querschnittsabnahmen über 35% ist die Rekristallisation unvollständig, während Querschnittsabnahmen unter 5% ein grobkörniges Vorwalzgefüge ergeben. In beiden Fällen treten abnorme Kantenrisse auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren berücksicht^:gt das naturgemäß grobkörnige Randgefüge von Stranggußbrammen, das Entstehen von Korngrenzenrissen in der Randzone beim Vorwalzen und die Rißausbreitung während des Fertigwalzens. Dem läßt sich am besten entgegenwirken, wenn sich bei einer Einlauftemperatur von mindestens 1050° C unter dem Einfluß einer Querschnittsabnahme von 5 bis 35% in der Schlußphase des Vorwalzens bei geringerer Kerntemperatur für das Fertigwalzen ein feinkörniges Rand- bzw. Rekristallisationsgefüge ergibt.

Bei Einlauftemperaturen unter 1000°C rekristallisiert das grobe Korn wegen der Temperaturveningerung während der Anfangsphase des Vorwalzens. Demzufolge treten auch ohne eine geringe Querschnittsabnahme während der Schlußphase des Vorwalzens keine Kantenrisse auf. Bei Einlauftemperaturen bis 1050°C ergeben

sich hingegen extrem instabile magnetische Eigenschaften.

Das Entstehen von Kantenrissen läßt sich weiterhin durch bestimmte Querschnittsabnahmen beim Walzen zwischen den vertikalen Walzen eines Stauchgerüstes verringern. Normalerweise dient ein solches Stauchgerüst dazu, Breitenabweichungen zu vermeiden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Querschnittsabnahme im Stauchgerüst soweit verringert, daß sich Breitenabweichungen unter 5 mm ergeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.

Beispiel 1

IO

Im Rahmen einer Versuchsreihe wurde ein Stahl mit 0,041% Kohlenstoff, 3,0% Silizium, 0,09% Mangan, 0,020% Schwefel, 0,015% Aluminium und 0,005% Stickstoff, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen zu Stranggußbrammen mit einer Dicke von 250 mm und einer Länge von 1000 mm vergossen. Die Brammen wurden bei 1340" C geglüht und mit den aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlichen Querschnittsabnahmen bei einer Endtemperatur von mindestens 1050⁰C bis auf eine Dicke von 2,3 mm und eine Breite von 980 mm vorgewalzt, wobei die Walzspaltbreite der vertikalen Walzen des Stauchgerüstes 990 mm betrug, und schließlich fertiggewalzt.

Das Warmband wurde alsdann besäumt und nach einem Glühen bei 1050°C kaltgewalzt, bei 850⁰C entkohlend geglüht und bei 1200⁰C schlußgeglüht. Das Blech besaß bei einer Dicke von 0,3 mm ausgezeichnete magnetische Eigenschaften, beispielsweise eine Induktion Bi₀ über 1,92 T. Die Versuche C und D der Tabelle I fallen unter die Erfindung.

Tabelle I

Versuch Bramme Zunder- Vorwalzstiche Kanten

brecher R₂ R₃ Ra Rs Re R7 rißlänge

Ri (mm)

A Dicke (mm) 250

Abnahme (%) - 4,0 29,2 29,4 16,7 20,0 33,8 43,4 5-200

B Dicke (mm) 250

Abnahme (%) - 4,0 25,0 22,2 14,3 45,8 52,3 3,2 5- 60

35 C Dicke (mm) 250

Abnahme (%) —

D Dicke (mm) 250

Abnahme (%) —

40

E Dicke (mm) 250

Abnahme (%) - 4,0 29,2 38,2 47,6 45,5 - - 10-230

Bei den Versuchen C und D betrug die Querschnittsabnahme beim letzten Vorwalzstich gemäß Tabelle 125% bzw. 9,1% und lag die Rißlänge unter 10 mm. Andererseits ergaben sich bei den Versuchen A, B und E mit Querschnittsabnahmen von 43,4% bzw. 3,2% und 45,5% abnorme Kantenrißlängen.

Beispiel 2

50

Bei einer weiteren Versuchsreihe wurden Brammen entsprechend Versuch D gemäß Tabelle I unter den Bedingungen der Tabelle II warmgewalzt.

Tabelle II

Versuch Spaltbreite Brammenbreite-Bandbreite Rißlänge Breitenabweichung

(mm) (mm) (mm) (mm)

D 990 +20 <10 10

D-I 1010 ±0 < 5 11

D-2 1030 -20 < 5 11

D-3 1050 -40 < 5 12

D-4 1060 -50 < 5 17

D-5 1070 -60 < 5 30

65

Die Daten der Tabelle II zeigen, daß sich eine weitere Verringerung der Kantenrissigkeit bei geringer Querschnittsabnahme im Stauchgerüst erreichen läßt. Dies zeigen insbesondere die Versuche D-I bis D-2 im Vergleich zu dem Versuch D. Bei zu großem Walzspalt des Fertiggerüstes wie im Falle der Versuche D-4 und

240 4,0	170 29,2	120 29,4	100 16,7	80 20,0	53 33,8	30 43,4
240 4,0	180 25,0	140 22,2	120 14,3	65 45,8	31 52,3	30 3.2
240 4.0	180 25,0	130 27,8	80 38,5	50 37,5	40 20,0	30 25,0
240 4,0	160 333	90 43,8	33 63,3	30 9,1	—	—
240 4.0	170 29,2	105 38,2	55 47,6	30 45,5	—	—

D-5 ergeben sich größere Breitenabweichungen und Kantenrisse, wodurch die Vorteile des erfindungsgemäßen
Vorwalzens in zunehmendem Maße wieder verloren gehen. Demzufolge ist die Walzspaltbreite des Versuchs
D-3 als obere Grenze anzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen kantenrißfreien kornorientierten Silizium-Stahlblechs, bei dem eine Stranggußbramme aus einem üblichen Stahl mit 0,025 bis 0,085% Kohlenstoff, 2$ bis 4,0% Silizium sowie Mangan, Schwefel, Aluminium und Stickstoff bei 1280 bis 1430⁰C geglüht, vcrgewalzt, fertiggewalzt, kaltgewalzt, entkohlend geglüht und abschließend rekristallisierend geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabnahme in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten oder der beiden letzten Vorwalzstiche jeweils 5 bis 35% beträgt und die vorgewalzte Bramme in einer Hitze mit einer Einlauftemperatur von mindestens 1050° C fertiggewalzt wird

ίο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzspaltbreite des Stauchgerüstes

größer als die Brammenbreite ist