DE2921812C2 - Verfahren zum Erzeugen von Stählen mit hoher Permeabilität und Goss-Textur - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen von Stählen mit hoher Permeabilität und Goss-Textur

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DE2921812C2
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23DENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D5/00Coating with enamels or vitreous layers
    • C23D5/10Coating with enamels or vitreous layers with refractory materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283Application of a separating or insulating coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00Electrolytic coating other than with metals
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Description

30
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im überbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten und im wesentlichen aus der US-Patentschrift 30 54 732 bekannten Gattung.
Diese US-Patentschrift beschreibt ein Verfahren zum eleHrolytischen Aufbringen einer im wesentlichen aus einer feuerfesten Mischung bestehenden Beschichtung auf magnetische Elektrostahl. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein im wesentlichen aus wenigstens einem im Wasser gelösten Salz des Calciums, Magnesiums, Mangans oder Aluminiums bestehender Elektrolyt verwendet, wobei der Elektrostahl im Elektrolyten als Kathode geschaltet ist Die elektrolytisch aufgebrachte Beschichtung zeichnet sich durch ein besseres Haftvermögen und eine bessere Isolatorwirkung aus als aus Aufschlämmungen hergestellte Beschichtungen nach einem noch älteren Stand der Technik.
Das aus der US-PS 30 54 732 bekannte Verfahren gewährleistet jedoch nicht das Erreichen der angestrebt guten elektromagnetischen Eigenschaften, wobei sich insbesondere nicht die gegebenenfalls angestrebten hohen Permeabilitäten erreichen lassen.
Aus den US-Patentschriften 36 76 227, 37 00 506 sowie 39 45 862 ist bereits das Aufbringen borhaltiger Beschichtungen auf Elektrostahlbleche bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren werden die borhaltigen Beschichtungen jedoch in Form von Aufschlämmungen auf die Stahlbleche aufgebracht. Wegen der vergleichsweise großen Teilchengröße der in Aufschlämmungen vorhandenen Partikel unterscheiden sich jedoch aus Aufschlämmungen aufgebrachte Beschichtungen sehr deutlich von elektrolytisch aufgebrachten Beschichtungen auf Elektroblechen. Insbesondere sind aus Aufschlämmungen gewonnene Beschichtungen vor der Glühbc-handlung sehr spröde und leicht zerstörbar, was hingegen für elektrolytisch aufgebrachte Beschichtungen nicht zutrifft.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß Elektrostahlbleche mit Goss-Textur mit verbesserten elektromagnetischen Eigenschaften erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst
Die Erfindung führt zu einem beachtlichen technischen Fortschritt, der sich in erster Linie darau-» ergibt, daß Bor als Zusatzkomponente im Elektrolyten verwendet wird, wodurch die Permeabilität der erfindungsgemäß hergestellten Stähle deutlich verbessert ist, ohne daß Haftvermögen und die Isolatorwirkung der aufgebrachten Beschichtung gegenüber dem Stand der Technik verschlechtert sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Elektrolyt mit einer borhaltigen Verbindung des Calciums oder Magnesiums verwendet.
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß ein Elektrolyt mit borierter Magnesia verwendet wird.
Das Herstellungsverfahren nach der Erfindung umfaßt die bekannten Schritte des Erschmelzens eines Stahls mit der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, das Abgießen der Stahlschmelze, das Warmwalzen und das Kaltwalzen, wobei die Kaltwalzung mit Zwischenglühungen erfolgt, sofern zwei oder mehr Kaltwalzungen vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird die oxidische Beschichtung aus einem feuerfesten Material durch Elektrolyse eines geeigneten Elektrolyten auf die ausgewalzten Bleche aufgebracht, wobei der Elektrolyt wenigstens ein wasserlösliches Salz des Calciums, Magnesiums, Mangans oder Aluminiums und zusätzlich Bor enthält. Die Stahlbleche sind beim Elektrolysevorgang als Kathode geschaltet
Die Elektrolyse wird so lange durchgeführt, bis auf dem Blech eine Schicht mit einem Borgehalt von wenigstens 3 ppm (bezogen auf das Gewicht des Bleches) abgeschieden ist.
Der Elektrolyt bildet während des Elektrolysevorganges eine borhaltige, gut haftende Beschichtung aus dem Hydroxid der im wasserlöslichen Salz vorhandenen Kationen. Die borhaltige Beschichtung enthält, wie bereits erwähnt, wenigstens 3 ppm Bor, bezogen auf das Gewicht des Stahle jedoch im allgemeinen nicht mehr als 100 ppm.
Während einer abschließenden Glühbehandlung wird aus der elektrolytisch aufgebrachten Beschichtung eine feuerfeste, oxiciische Beschichtung gebildet Üblicherweise wird diese Glühbehandlung während der Schlußtexturglühung des beschichteten Bleches vorgenommen. Diese Wärmebehandlung kann auf herkömmliche Weise durchgeführt werden, beispielsweise gemäß US-Pate:itschrift 38 55 020. Gegebenenfalls kann das erfindungsgemäße Verfahren auf ein durch Stranggießen hergestelltes Ausgangsmaterial angewendet werden. Gegebenenfalls kann das warmgewalzte Blech einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Stahlbleche besitzen im allgemeinen eine Permeabilität von wenigstens 0,002375 Weber je A/m bei 796 A/m.
Wenngleich sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Elektrostahlschmelzen verarbeiten lassen, sind Stahlzusammensetzungen 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 Stahlzusammensetzung bezogenen Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsprozent
Der Elektrolyt wird vorzugsweise aus einer borhaltigcn 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 49°C gehalten, wobei der Stahl in der Lösung als Kathode geschaltet ist Nach dem elektrolytischen Beschichten wird der Stahl aus der Lösung entnommen und bei erhöhter Temperatur geglüht
Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung noch näher erläutert
Eine Si-Stahlschmelze wurde abgegossen und zu einem Elektroblech mit Goss-Textur verarbeitet. Die chemische Zusammensetzung des Stahls ist in der folgenden Tafel 1 angegeben.
Tafel 1
Zusammensetzung (Gew.-%)
Mn
Ai
Cu
Si
Fe
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 eine Nennabmessung 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 Schlußtexturglühung.
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 g 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 cm2, 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 H) wurden hinsichtlich Permeabilität und Kernveflust untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.
Tafel 2
Dicke
(mm)
Permeabilität
(Weber je A/m
bei 796 A/m)
Kernverlust
(Watt/kg bei
1,7 Tesla)
Probe
Dicke
(mm)
Permeabilität
(Weber je A/m
bei 796 A/m)
Kernverlust
(Watt/kg bei 1,7 Tesla)
0,2895
0,2870
0,002432
0,002415
1,479
1,543
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 0,002375Wb je A/m bei 796 A/m und überwiegend einen Kernverlust von weniger als 1,54 Watt/kg bei 1,7 Tesla. 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.
Tafel 3
Probe
Dicke
(mm)
Permeabilität
(Weber je A/m
bei 796 A/m)
Kernverlust
(Watt/kg bei 1,7 Tesla)
0,2921
0,2921
0,2946
0,002357
0,002375
0,002368
1,798
1,770
1,796
Es ist zu beachten, daß keine der in Tafel 3
aufgeführten Proben eine Permeabilität von mehr als
0,002375 besitzt. Ferner sind die hohen Kernverluste
A 0,2971 0,002440 1,55 dieser drei Proben beachtenswert. Die magnetischen
B 0,2921 0,002439 1,52 Eigenschaften der Proben A bis H sind deutlich besser
C 0,2895 0,002432 1,53 als die an den Proben I bis K ermittelten Ergebnisse. Die
D 0,2870 0,002382 1,70 Proben A bis H waren erfindungsgemäß hergestellt
E 0,2946 0,002432 1,483 65 worden, während die Proben I bis K nicht erfindungsge-
F 0,2895 0,002432 1,477 maß hergestellt worden waren.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Erzeugen von Stählen mit hoher Permeabilität und Goss-Textur, bei welchem eine bis s zu 0,07% Kohlenstofi, 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 sowie 2,5 bis 4,0% Silicium enthaltende Schmelze hergestellt, abgegossen, das erstarrte Material warmgewalzt, kaltgewalzt, entkohlt und kathodisch in einem wenigstens ein wasserlösliches Salz des Calciums, Magnesiums, Mangans oder Aluminiums enthaltenden wäßrigen Elektrolyten mit einer Beschichtung aus einem feuerfesten Material versehen und nachfolgend einer Schlußtexturglühung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt mit einem zusätzlichen Gehalt an Bor verwendet und eine Schicht mit einem Borgehalt von wenigstens 3 ppm (bezogen auf das Gewicht des Stahls) abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt mit einer borhaltigen Verbindung des Calciums oder Magnesiums verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt mit borierter Magnesia verwendet wird.
DE2921812A 1978-05-30 1979-05-29 Verfahren zum Erzeugen von Stählen mit hoher Permeabilität und Goss-Textur Expired DE2921812C2 (de)

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