DE2921812A1

DE2921812A1 - Verfahren zum herstellen von kornorientierten elektroblechen mit hoher permeabilitaet

Info

Publication number: DE2921812A1
Application number: DE19792921812
Authority: DE
Inventors: Jun Clarence Lake Miller
Original assignee: Allegheny Ludlum Industries Inc
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: AR218136A1; IT7949212A0; ES481096A1; YU117679A; HU177535B; ATA391379A; IT1116219B; PL215881A1; GB2022141A; JPS54163741A; BR7903234A; PL117770B1; GB2022141B; AU4688979A; RO78569A; FR2427405A1; CS220760B2; DE2921812C2; BE876658A; CA1127512A

Description

Beschreibung

Die Erfindung ist auf eine Verbesserung bei der Herstellung von kornorientiertem Siliciumstahl gerichtet.

Die US-Patentschrift 3 054 732 beschreibt ein Verfahren zum elektrolytischen Aufbringen einer im wesentlichen aus einer Feuerfestmischung bestehenden Beschichtung auf magnetische Siliciumstahle. Gemäß dieser Patentschrift wird eine wässrige Losung, die im wesentlichen aus wenigstens einem in Wasser gelösten Salz des Calciums, Magnesiums, Mangans oder Aluminiums besteht, elektrolysiert, wobei der Siliciumstahl in der Lösung als Kathode geschaltet ist. Die Beschichtung zeichnet sich durch ein besseres Haftvermögen und eine bessere Isolatorwirkung aus, als aus Aufschlämmungen hergestellte Beschichtungen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem im Vergleich zu den Elektrolyten der US-Patentschrift 3 054- 732 eine Zusatzkomponente vorgesehen wird, um die magnetischen Eigenschaften des erzeugten kornorientierten Siliciumstahlses zu verbessern. Durch Zusatz von Bor zum Elektrolyten schafft die Erfindung ein Verfahren, welches die Vorteile elektrolytisch aufgebrachter Grundbeschichtungen nutzt und dennoch zu Stählen mit Wurfel-auf-Kante-Orientierung mit hoher Permeabilität führt.

Borhaltige BeSchichtungen, die aus Aufschlämmungen hergestellt sind, sind in den US-Patentschriften 3 676 227; 3 700 506 und 3 945 862 beschrieben. Derartige Aufschlämmungsbeschichtungen unterscheiden sich jedoch grundsätzlich von elektrolytisch aufgebrachten Beschichtungen. Die Teilchengröße bei elektrolytisch aufgebrachten Beschichtungen unterscheidet sich von der Teilchengröße bei Aufschlämmungsbeschichtungen. Die Reaktion zwischen Substrat und Beschichtung ist gleichfalls unterschiedlich.

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Aufschlammungsbeschichtungen sind vor dem Glühen sehr spröde und zerbrechlich, was für elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen nicht zutrifft. Andererseits erzeugen elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen während des Texturglühens bei weitem mehr Wasser. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß durch die Erfindung ein beachtlicher technischer Fortschritt erreichbar wird.

Die Erfindung verfolgt somit das Ziel, die Herstellung kornorientierter Siliciumstähle zu verbessern.

Nach dem erfindungsgemäß verbesserten Verfahren wird eine Siliciumstahlschmelze mit bis zu 0,07 % Kohlenstoff, bis zu 0,24 % Mangan, bis zu 0,09 % Schwefel und/oder Selen, bis zu 0,05 % Aluminium, bis zu 0,02 % Stickstoff, bis zu 1,0 % Kupfer und 2,5 bis 4,0 % Silicium in herkömmlicher Weise abgegossen, warmgewalzt, wenigstens einer Kaltzwalzung unterzogen, wobei bei zwei oder mehr Kaltwalzungen entsprechende Zwischenglühungen vorgenommen werden, entkohlt, mit einer oxidischen Beschichtung aus einem Peuerfestmaterial versehen und einer Schlußtexturglühung unterzogen. Entsprechend der erfindungsgemäßen Verbesserung wird die oxidische Beschichtung aus einem Peuerfestmaterial (refractory oxide coating) durch Elektrolysieren einer wässrigen Lösung aufgetragen, die als Hauptkomponente wenigstens ein wasserlösliches Salz des Calciums und/oder Magnesiums und/oder Mangans und/oder Aluminiums enthält. Als kleinerer Anteil ist in der genannten Lösung Bor enthalten. Die Stähle sind in der Lösung als Kathode geschaltet. Nach dem elektrolytischen Beschichten werden die Stähle aus der Lösung entnommen und bei erhöhter Temperatur geglüht. Der Elektrolyt bildet während der Elektrolyse eine borhaltige gut haftende Beschichtung aus dem Hydroxyd des im wasserlöslichen Salz vorhandenen Kations. Der borhaltige

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Haftüberzug enthält wenigstens 3 ppm Bor, bezogen auf auf das Gewicht des Stahls. Im allgemeinen überschreitet der Borgehalt nicht 100 ppm. Die feuerfeste Oxidbeschichtung bildet sich beim Glühen des beschichteten Stahls auf erhöhter Temperatur. Dieses erfolgt üblicherweise während der Schlußtexturglühung. Die Wärmebehandlung kann auf herkömmliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise gemäß US-Patentschrift 3 855 020. Das vorstehend genannte Abgießen umschließt das Verarbeiten der Ausgängsschmelze in einer Stranggußanlage. Innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens kann auch eine Wärmebehandlung des warmgewalzten Bandmaterials erfolgen. Erfindungsgemäß hergestellter Stahl besitzt im allgemeinen eine Permeabilität von wenigstens 1890 (G/0 ) bei 10 Oersted. Wenngleich nichts dagegen spricht, beliebig zusammengesetzte Siliciumstahlschmelzen erfindungsgemäß zu behandeln, sind Schmelzen mit 0,02 bis 0,07 % Kohlenstoff, 0,01 bis 0,24 % Mangan, 0,005 bis 0,09 % Schwefel und/oder Selen, 0,015 bis 0,05 % Aluminium, bis zu 0,02 % Stickstoff, bis zu 1,0 % Kupfer, 2,5 "bis 4,0 % Silicium, Rest Eisen, besonders bevorzugt. Alle auf die Schmelze bezogenen Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent.

Der Elektrolyt wird vorzugsweise aus einer borhaltigen Verbindung des Calciums und/oder Magnesiums hergestellt. Das Bor kann chemisch in der Verbindung enthalten oder physikalisch der Verbindung zugesetzt sein. Ein bevorzugtes Material ist borierte Magnesia. Im Elektrolyten können auch andere Stoffe enthalten sein. Zu diesen Stoffen zählen Kornwachstumsinhibitoren, wie Schwefel. Säuren, wie Essigsäure, werden zugesetzt, um sich mit den Verbindungen umzusetzen, welche die wasserlöslichen Salze bilden. Wenn eine alkalische Beschichtung angestrebt wird, sollte der pH-Wert des Elektrolyten wenigstens 7 betragen. Der Elektrolyt wird im allgemeinen auf einer Temperatur von wenigstens

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49°C gehalten.

Ein bevorzugter Gedanke liegt in einem Verfahren zum Hersteilen von elektromagnetischem Siliciumstahl mit hoher Permeabilität und einer Würfel-auf-Kante-Orientierung. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

Eine 2,5 bis 4,0 % Silicium enthaltende Si-Stahlschmelze wird hergestellt, abgegossen, warmgewalzt, kaltgewalzt, entkohlt, mit einer oxidischen feuerfesten Grundbeschichtung versehen und einer Schlußtexturglühung unterzogen. Die feuerfeste oxidische Grundbeschichtung wird durch Elektrolyse einer wässrigen Lösung aufgebracht, die als Hauptkomponente wenigstens ein wasserlösliches Salz des Calciums, Magnesiums, Mangans oder Aluminiums und als Minderheitskomponente Bor enthält, wobei der Stahl in der Lösung als Kathode geschaltet ist. Nach dem elektrolytischen Beschichten wird der Stahl aus der Lösung entnommen und auf erhöhter Temperatur geglüht.

Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung noch näher erläutert.

Eine Si-Stahlschmelze wurde abgegossen und zu einem Siliciumstahl mit Wurfel-auf-Kante-Orientierung verarbeitet. Die chemische Zusammensetzung der Schmelze ist in der folgenden Tafel 1 angegeben.

Tafel 1
Zusammensetzung (Gew.-%)

C Mn S Al H___ Cu B Si Fe

0,055 0,13 0,043 0,029 0,0055 0,19 0,0004 2,92 Rest

Das Verarbeiten des Stahls umschloß ein mehrstündiges Durchglühen bei erhöhter Temperatur, ein Warmwalzen auf

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eine Hennabmessung von 2,032 mm Dicke, ein normalisieren des warmgewalzten Bandmaterials, ein Kaltwalzen auf die Endabmessung, ein Entkohlen, das Auftragen einer Grundbeschichtung aus einer oxidischen Feuerfestmasse, wie im folgenden noch näher beschrieben, sowie eine Schlußtext ur glühung .

Die feuerfeste oxidische Grundbeschichtung wurde durch Elektrolyse einer wässrigen Lösung aufgetragen, wobei der Stahl in der Lösung als Kathode geschaltet war. Der derart beschichtete Stahl wurde aus der Lösung entnommen und bei erhöhter Temperatur geglüht. Das Erhitzen erfolgte während der Texturglühung. Der Elektrolyt wurde hergestellt durch-Mischung von 24,1 ml Essigsäure mit 8»5 S borierter Magnesia sowie 976 ml Wasser. Die borierte Magnesia enthielt 0,14 % Bor. Das Beschichten (Elektrolysieren) erfolgte bei einer Stromdichte von 0,044 A je cm , 33 Sekunden lang bei einer Temperatur von 66 C. Die Beschichtung enthielt etwa 6 ppm Bor, bezogen auf das Gewicht des Stahls.

Acht Stahlproben (Proben A bis Ξ) wurden hinsichtlich Permeabilität und Kernverlust untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.

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	Dicke (mm)	Tafel 2	Kernverlust (Watt 5e 0,453 kg bei 17 Kilogauss)
Probe	0,2971	Permeabilität (bei 10 Oe)	0,703
A	0,2921	1942	0,691
B	0,2895	1941	0,692
C	0,2870	1936	0,773
D	0,294-6	1896	0,673
E	0,2895	1936	0,670
Έ	0,2895	1936	0,671
G	0,2870	1936	0,700
H	1922

Der sich aus dem Zusatz von Bor zum Elektrolyten ergebende Vorteil geht deutlich aus Tafel 2 hervor. Alle acht Proben besaßen eine Permeabilität von mehr als 1890 (G/0 ) bei 10 Oersted und überwiegend einen Kernverlust von weniger als 0,700 Watt je 0,453 kg bei 17 Kilogauss. Das Haftvermögen war ausgezeichnet.

Drei andere Proben (Proben I bis K) aus der gleichen Charge wurden in vergleichbarer Weise hergestellt, jedoch unter Verwendung eines Elektrolyten, welchem kein Bor zugesetzt worden war. Die magnetischen Eigenschaften dieser Proben sind in der folgenden Tafel 3 zusammengestellt.

Probe Dicke (mm) Permeabilität Kernverlust

(bei 10 Oe) (Watt je 0,453 k^ bei 17 Kilogauss.

I	0,2921	1876	0,816
J	0,2921	1890	0,803
K	0,2946	1885	0,815

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Es ist zu beachten , daß keine der in Tafel 3 aufgeführten Proben eine Permeabilität von mehr als 1890 besitzt. Ferner sind die hohen Kernverluste dieser drei Proben beachtenswert. Die magnetischen Eigenschaften der Proben A bis H sind deutlich besser als die an den Proben I bis K ermittelten Ergebnisse. Die Proben A bis H waren erfindungsgemäß hergestellt worden, während die Proben I bis K nicht 'erfindungsgemäß hergestellt worden waren.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen. Dem Fachmann sind innerhalb des Erfindungsgedankens zahlreiche Abwandlungen möglich.

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Claims

PAT E N TA M W Ä L' Γ 2321812 A. GRÜNECKER DPL-ING H. KINKELDEY Oft INCi W. STOCKMAIR OR. - ING. ■ AeE ICALTECH) K. SCHUMANN DR RSR NAT - DlPL PHYS P. H. JAKOB D(PU-ING G. BEZOLD DR RER NAT D PL-CHEM 8 MÜNCHEN QQ MAXlMtLIANSTRASSE P 13 850-63/He 29- Mai 1979 .Allegheny Ludlura Industries Inc. Pittsburgh, Pa, (V.St.A.) Verfahren zum Herstellen von kornorientierten Elektroblechen mit hoher Permeabilität Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Siliciumstahls mit Wurfel-auf-Kante-Orientierung und hoher Permeabilität, bei welchem eine 2,5 bis 4,0 % Silicium enthaltende Siliciumstahlschmelze hergestellt, abgegossen, warmgewalzt, kaltgewalzt, entkohlt und der erhaltene Stahl mit einer oxidischen Beschichtung aus einem 3?euerf estmaterial versehen und einer Schlußtexturglühung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidische Beschichtung aus einem Peuerfestmaterial durch Elektrolysieren einer wässrigen
lösung aufgebracht wird, welche als Hauptkomponente wenigstens ein wasserlösliches Salz des Calciums,
Hagnesiums, Mangans und/oder Aluminiums und als Minderheits-

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TELEFON (Ο89) SS SS 62

TELEX O5-S938O

TELEKOPIERER

bestandteil Bor enthält, wobei der Stahl in dieser Lösung als Kathode geschaltet wird, um einen borhaltigen Haftüberzug aus dem Eydroxyd des in dem wasserlöslichen Salz vorliegenden Kations zu bilden und auf dem Stahl abzuscheiden, wobei diese borhaltige Haftbeschichtung wenigstens 3 ppm Bor, bezogen auf das Gewicht des Stahls, enthält, und daß der derart beschichtete Stahl aus der Lösung entnommen und bei erhöhter Temperatur geglüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ eii c h η e t , daß der Elektrolyt aus einer borhaltigen Verbindung des Calciums oder Magnesiums hergestellt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet , daß der Elektrolyt aus borierter Magnesia hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß von einer Stahlschmelze ausgegangen wird, welche bis zu 0,07 % Kohlenstoff, bis zu 0,24 % Mangan, bis zu 0,09 % Schwefel und/oder Selen, bis zu 0,05 % Aluminium, bis zu 0,02 % Stickstoff und bis zu 1,0 % Kupfer enthält.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß .von einer Stahlschmelze ausgegangen wird, welche 0,02 bis 0,07 % Kohlenstoff, 0,01 bis 0,24 % Mangan, 0,005 bis 0,09 % Schwefel und/oder Selen, 0,015 bis 0,05 % Aluminium, bis zu 0,02 % Stickstoff, bis zu 1,0 % Kupfer und 2,5 bis 4,0 % Silicium, Rest Eisen, enthält.

6. Siliciumstahl mit Würfel-auf-Kante-Orientierung und einer Permeabilität von wenigstens 1890 (G/0_ö) bei 10

Oersted, hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5.

(Alle Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent)

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