DE2940779A1 - Verfahren zur herstellung von kornorientiertem siliciumeisen aus stranggegossenen brammen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kornorientiertem siliciumeisen aus stranggegossenen brammen

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Description

ARMCO INC. 5. Oktober 1979
703 Curtis Street
Middletown. Ohio 45043 / V.St.A. Unser Zeichen; A 1832
Verfahren zur Herstellung von komorientiertem Siliciumeisen aus stranggegossenen Brammen
Die Erfindung betrifft die Herstellung von üblichem, komorientiertem Siliciumeisen mit Goßstruktur aus stranggegossenen Brammen nach einem Verfahren, das eine gleichmäßig hohe Permeabilität (gemessen bei 800 Ampere indungen pro Meter) und einen geringen Kernverlust (gemessen in Watt pro Kilogramm bei 1,5 Tesla und höher) ergibt.
Das Stranggießen zu einer Endlosbramme oder zu einzelnen Brammen mit einer zum direkten Warmwalzen geeigneten Dicke (z.B. 125 bis 225 mm) ist in bezug auf Verarbeitungskosten und Ausbeute gegenüber der üblichen Praxis des Gießens zu Blöcken, Auswalzen der Blöcke zu Brammen, Erhitzen oder Nachwärmen der Brammen und Warmwalzen auf Bandstärke vorteilhaft. Es war jedoch bis jetzt nicht möglich, bei der Herstellung von komorientiertem Siliciumeisen aus Blöcken
Dr.Ha/Ma
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gewalzte Brammen einfach durch stranggegossene Brammen zu ersetzen, und zwar weil die magnetischen Eigenschaften des Endprodukts bei der Bearbeitung von stranggegossenen Brammen ungleichmäßiger und in der Regel schlechter waren. In der derzeitigen Geschäftspraxis kann eine relativ geringe schlechtere Qualität und geringere Gleichmäßigkeit der magnetischen Eigenschaften des Produkts einen Wettbewerbsnachteil ergeben. Die Hauptaufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Methode zur Herstellung von kornorientiertem Siliciumeisen mit gleichmäßiger Qualität aus stranggegossenen Brammen, wobei die magnetischen Eigenschaften des Siliciumeisens gleich oder besser sind wie diejenigen von aus Blöcken erhaltenem.
Eine der Schwierigkeiten, die beim Ersatz des üblichen Gießens zu Blöcken durch das Stranggießen von Brammen bei der Herstellung von orientiertem Siliciumeisen auftritt, ist die Neigung der stranggegossenen Brammen, Fehlstellen zu zeigen, welche in dem gewalzten Produkt Bläschen oder Schichtungen verursachen; weitere Schwierigkeiten sind Änderungen in der Form und Verteilung von Kornwachstumsinhibitoren, insbesondere Mangansulfid, welches die Entwicklung der Kristalltextur steuert, sowie das Auftreten eines übermäßigen Kornwachstums in den Brammen während der erneuten Erhitzung vor dem Warmwalzen, wodurch die Entwicklung der Kristalltextur in dem Endprodukt ungünstig beeinflußt wird.
Es ist bekannt, daß die Kornstruktur des Endprodukts von der Bildung einer fein dispergierten Ausscheidung in dem Siliciumeisen abhängt, welche während der Bearbeitung als Kornwachstumsinhibitor wirkt und insbesondere eine sekundäre Umkristallisation während einer abschließenden Hochtemperaturglühung fördert. Mangansulfid wird in der Regel als Korn-
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wachstumsinhibitor verwendet, obwohl auch Manganselenid und Aluminiumnitrid sowie Kombinationen derselben verwendet werden. Wesentlich ist, daß diese Phasen in dem erstarrten Siliciumeisen vor dem Warmwalzen der Bramme oder des Blocks zu Bandstärke gelöst sind. Während des Warmwalzens werden dann die gelösten Kornwachstumsinhibitoren infolge der verhältnismäßig raschen Abkühlung, die während des Warmwalzens eintritt, als feine Teilchen ausgeschieden.
Der Inhibitor wird durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen etwa 1350 und etwa 14000C vor dem Warmwalzen gelöst, wie dies in der US-Patentschrift 2 599 340 beschrieben ist. Dies genügt zum Lösen üblicher Mengen Mangansulfid in aus Blöcken gewalzten Brammen; diese Mengen liegen bei 0,08 % Mangan und 0,025 Ji Schwefel. Wenn der Sauerstoffgehalt verhältnismäßig niedrig gehalten wird, können etwas niedrigere Temperaturen zum Nachwärmen der Bramme angewendet werden.
Es wurde gefunden, daß die Lösung des Mangansulfids in stranggegossenen Brammen schwieriger zu erzielen ist als in aus Blöcken gebildeten Brammen. Daher müssen geringere Mengen Mangansulfid zugegen sein. Eine Nachwärmtemperatur der Brammen innerhalb etwa 1370 und 14OO°C ist jedoch selbst bei den geringeren Mangansulfidgehalten erforderlich. Das Nachwärmen von stranggegossenen Brammen in diesen Temperaturbereich brachte ein ungewöhnliches Problem mit sich, nämlich ein übermäßiges Kornwachstum, was eine unvollständige Rekristallisation während der anschließenden Behandlung zur Folge hat. Obwohl ein übermäßiges Kornwachstum zum Teil durch Erhöhung des Kohlenstoffgehalts auf etwa 0,030 bis 0,040 % (im Vergleich zu dem üblichen Kohlenstoffgehalt von 0,020 bis 0,030 %) vermieden werden kann, wie dies in der französischen Patentschrift 70.09122 beschrieben ist, gewährleistet dieser höhere Kohlenstoffgehalt allein doch nicht eine hohe Permeabilität und einen geringen Kernverlust in dem Endprodukt.
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In den US-Patentschriften 3 671 337 und 4 006 044 ist eine Lösung für das Problem des übermäßigen Kornwachstums in den Brammen durch Herabsetzung der Nachwärmtemperatur der Bramme, Herabsetzung des Mangansulfidgehalts und Ergänzung des Inhibitors durch Aluminiumnitrid vorgeschlagen. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die Menge des in dem Stahl anwesenden säurelöslichen Aluminiums zu steuern, und das wiederum ergibt unvorhersagbare und ungleichmäßige magnetische Eigenschaften.
In der US-Patentschrift 3 764 406 ist eine andere Lösung des Problems des übermäßigen Kornwachstums in stranggegossenen Brammen vor dem Warmwalzen vorgeschlagen. Bei dem dortigen Verfahren werden die stranggegossenen Brammen zunächst unter einer Dickeabnahme von 5 bis 50 96 bei einer Temperatur von 750 bis 1250°C warmgewalzt, d.h. vorgewalzt, bevor sie vor dem üblichen Warmwalzen auf etwa 1400 C nachgewärmt werden. Obwohl dieses Verfahren gleichmäßig ausgezeichnete magnetische Eigenschaften ergibt, erfordert es doch die Möglichkeit zum Nachwärmen der Bramme und zu dem ersten Warmwalzen, welche ein Standardwalzwerk nicht bietet, so daß beträchtliche zusätzliche Kapitalinvestitionen erforderlich sind.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von orientiertem Siliciumeisen aus stranggegossenen Brammen in Abwesenheit von Aluminiumnitrid als Kornwachstumsinhibitor und ohne die Notwendigkeit der in der vorstehend genannten US-Patentschrift 3 764 406 vorgesehenen Vorwalzstufe.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren erfüllt, bei welchem verhältnismäßig enge Zusammensetzungsbereiche in der Schmelze eingehalten werden und bei dem eine
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ganz spezifische Reihenfolge der Verfahrensstufen unter Einhaltung bestimmter Verfahrensgrößen befolgt wird. Obwohl einige der Zusammensetzungsbereiche und Verfahrensstufen als solche einzeln bekannt sind, ergibt ihre Kombination doch einen kumulativen synergistisehen Effekt, so daß diese Kombination für den Fachmann nicht nahelag.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von kornorientiertem Siliciumelsen aus stranggegossenen Brammen mit gleichmäßig hoher Permeabilität und niedrigem Kernverlust kennzeichnet sich durch die Kombination der folgenden Verfahrensstufen:
Schmelzen einer Eisenbeschickung, Frischen oder Vergüten dieser Beschickung zur Erzielung einer Schmelze, die im wesentlichen aus 0,030 bis 0,045 Gew.% Kohlenstoff, etwa 0,04 bis etwa 0,08 Gew.% Mangan, etwa 0,015 bis etwa 0,025 Gew.% Schwefel und/oder Selen, nicht über 0,003 Gew.% Titan, nicht über 0,005 Gew.% Stickstoff, Restsauerstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen besteht,
Zugabe von Silicium zur Erzielung eines Siliciumbereichs von 2,5 bis 4,0 Gew.% und Zugabe von zur Bildung des Sauerstoffs in der Schmelze unter Erzielung eines Sauerstoffgehalts von nicht mehr als 0,005 Gew.% ausreichend Aluminium,
Vergießen der Schmelze zu einer etwa 125 bis etwa 225 mm dicken Bramme,
Schneiden derselben in geeignete Längen,
Nachwärmen der Brammen auf eine Temperatur zwischen etwa 1330 und 14OO°C,
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Warmwalzen auf Bandstärke,
Kaltwalzen auf eine Zwischenstärke, Glühen bei etwa 850 bis 95O0C, Kaltwalzen auf die Endstärke,
Entkohlen in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre,
Aufbringung eines Glühseparatorüberzugs auf die Oberflächen des kaltgewalzten, entkohlten Materials, und
Abschlußglühung des Materials in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre während einer zum Eintritt der sekundären Rekristallisation ausreichenden Zeitspanne.
Ein den obigen Bereich überlappender oder umfassender Kohlenstoffbereich ist in der bereits genannten französischen Patentschrift 70.09122, den US-Patentschriften 4 006 044 und 3 876 476 sowie in der japanischen veröffentlichten Anmeldung 74-024 767 genannt.
Der gesamte bekannte Stand der Technik läßt Titan unerwähnt.
Stickstoffgehalte bis zu dem angegebenen Höchstwert sind in der genannten Japanischen Veröffentlichung, in den US-Patentschridten 4 006 044 und 4 039 321 sowie in der belgischen Patentschrift 826 152 erwähnt.
Ein Gesamtaluminiumgehalt von nicht über 0,003 Gew.% ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wobei zweckmäßig kein Aluminium in säurelöslicher Form vorliegt. Gesamtaluminiumgehalte unterhalb dieses Höchstwerts fallen in die
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in den US-Patentschriften 4 006 044 und 3 876 476 angegebenen Aluminiumbereiche. Diese beiden Patentschriften betreffen jedoch die Verwendung von säurelöslichem Aluminium zur Bildung von Aluminiumnitrid zur Regelung der sekundären Rekristallisation, während die vorliegende Erfindung praktisch kein lösliches Aluminium verwendet.
Die US-Patentschrift 4 006 044 betrifft in erster Linie die Vermeidung einer Bläschenbildung in dem Endprodukt. Dieses Problem soll dadurch vermieden werden, daß der Aluminiumgehalt auf weniger als 0,04 96, Wasserstoff auf weniger als 3 Teile pro Million (ppm) oder daß Wasserstoff auf weniger als 3 ppm in Verbindung mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als 80 ppm und einem Stickstoffgehalt von weniger als [Al(96) χ 1o' + 50] ppm beschränkt wird. Das Auftreten von Blasen wird nicht verhindert, wenn nur der Stickstoffgehalt oder nur der Stickstoff- und Sauerstoffgehalt innerhalb der angegebenen Grenzen gemäß der Lehre der genannten US-Patentschrift beschränkt wird. Zur Verhinderung einer Blasenbildung ist vielmehr erforderlich, daß "die Gehalte an Wasserstoff und Stickstoff, oder Sauerstoff" innerhalb der oben angegebenen Grenzen gehalten werden. In den Beispielen, wo geringe Aluminiumgehalte zugegen sind, liegt der Sauerstoffgehalt jedoch oberhalb der für die vorliegende Erfindung geltenden Grenze.
In der französischen Patentschrift 70.9122 ist die Herstellung von orientiertem Siliciumeisen aus stranggegossenen Brammen beschrieben, wobei eine Eisenschmelze in eine Pfanne abgelassen wird, welcher man die für den gewünschten Endgehalt erforderliche Siliciummenge zusetzt (zwischen 2,5 und 4,0 Gew.96), worauf die Schmelze zur Herabsetzung des Wasserstoffgehalts auf weniger als 1 ppm unter Vakuum entgast wird; diese Schmelze besitzt außerdem einen Kohlenstoff-
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gehalt von etwa 0,027 bis etwa 0,040 Gew. 96, einen Mangangehalt von etwa 0,04 bis etwa 0,08 Gew.%, einen Schwefelgehalt von etwa 0,020 bis etwa 0,026 Gew.96, einen Sauerstoffgehalt von weniger als etwa 0,004 Gew.96 und der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen. Die Schmelze wird dann stranggegossen, wobei die Bramme vor ihrer vollständigen Verfestigung mit der Mindestgeschwindigkeit abgekühlt wird, die eine Oberflächenfestigkeit ergibt, welche ausreicht, um das geschmolzene Innere der Bramme frei von zu Hohlräumen und Blasen führenden unkontrollierbaren Deformationen zu halten. Die gegossene Bramme wird dann in üblicher Weise auf die Endstärke warm und kalt unter zwischenzeitlicher Glühung heruntergewalzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von orientiertem Siliciumeisen aus stranggegossenen Brammen mit gleichmäßig hoher Permeabilität und geringem Kernverlust wird hingegen eine Eisenbeschickung geschmolzen, diese Schmelze wird gefrischt oder vergütet, so daß sie im wesentlichen aus 0,032 bis 0,042 Gew.% Kohlenstoff, etwa 0,04 bis etwa 0,07 Gew.96 Mangan, etwa 0,016 bis etwa 0,023 Gew.% Schwefel und/oder Selen, nicht über 0,003 Gew. 96 Titan, nicht über 0,003 Gew.96 Gesamtaluminium, nicht mehr als 0,005 Gew.96 Stickstoff, nicht mehr als 0,005 Gew.96 Sauerstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen besteht, es wird Silicium zur Erzielung eines Anteilsbereichs von etwa 3,0 bis 8,3 Gew.96 Silicium zugegeben, die Schmelze wird zu einer etwa 125 bis 225 mm dicken Bramme vergossen, wobei sie während des Gießens vor der Atmosphäre geschützt wird, worauf das Verfahren wie oben beschrieben zu Ende geführt wird.
Bei der bevorzugten Durchführungsform der Erfindung wird die Schmelze in üblichen Anlagen, z.B. einem Siemens-Martin-Ofen, einem elektrischen Ofen oder einem Kupolofen hergestellt. Die
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Verwendung eines Argon-Sauerstoffbehälters wird bevorzugt, da darin niedrige Stickstoffgehalte erzielt werden können. Silicium wird während des Abstechens oder Eingießens in die Pfanne zugegeben und Aluminium wird im gleichen Stadium zur Desoxidation zugesetzt. Die bevorzugte Zusammensetzung der gefrischten Schmelze nach dem Entgasen und Rühren (und somit auch die Zusammensetzung der gegossenen Bramme) ist in Gewichtsprozent etwa 0,032 bis etwa 0,042 % Kohlenstoff, etwa 0,040 bis etwa 0,070 % Mangan, etwa 0,016 bis etwa 0,023 % Schwefel, etwa 3»0 bis etwa 3,3 % Silicium, nicht über 0,003 % Titan, nicht über 0,003 % Gesamtaluminium, nicht über 0,005 % Stickstoff, nicht über 0,005 % Sauerstoff, und der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen. Vorzugsweise beträgt die Menge an säurelöslichem Aluminium nicht mehr als 0,002 Gew.%. Normal auftretende Elemente wie Kupfer, Chrom und Nickel können in Mengen bis zu 0,2 oder sogar 0,3 Gew.% jeweils zugegen sein, ohne daß dies einen schädlichen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften ausübt.
Ein elektromagnetisches Rühren des Gusses ist günstig. Dadurch entsteht eine gleichmäßigere Struktur der gegossenen Bramme und wahrscheinlich wird ein Kornwachstum während des Nachwärmens der Bramme vor dem Warmwalzen auf einem Minimum gehalten. Das elektromagnetische Rühren kann nach der Lehre der belgischen Patentschrift 857 596 durchgeführt werden.
Das Stranggießen kann unter den in der vorstehend genannten französischen Patentschrift 70.09122 beschriebenen Bedingungen erfolgen, wobei das Metall vor einer Oxidation geschützt und die Bramme (vor ihrer vollständigen Verfestigung) mit der Mindestgeschwindigkeit abgekühlt wird, welche zur Erzielung einer Oberflächenfestigkeit erforderlich ist, bei der im geschmolzenen Inneren der Bramme keine unkontrollierbaren
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Verformungen auftreten. Der Schutz des geschmolzenen Metallstroms vor der Atmosphäre begünstigt die Verhinderung der Stickstoffaufnähme aus der Luft und erfolgt vorzugsweise mittels einer Argonabdeckung, durch eine keramische Abdichtung oder durch beides.
Vorzugsweise ist die Austrittstemperatur der Bramme, gemessen am Austrittsende der Kammer, nicht höher als etwa 8550C.
Die bevorzugte Brammendicke beträgt etwa 150 bis 16O mm.
Beim Nachwärmen der Brammen in den Bereich von 1330 bis 14000C wird bevorzugt die gesamte Nachwärmdauer auf nicht mehr als 200 Minuten beschränkt, um ein Kornwachstum auf einem Minimum zu halten.
Das Warmwalzen erfolgt vorzugsweise durch Vorwalzen auf eine Stärke von etwa 28 bis 32 mm, gefolgt von einer Endwalzung auf eine Stärke von etwa 2,0 mm; die Temperatur bei dem zweiten Warmwalzen beträgt vorzugsweise über 900 C.
Vorzugsweise wird das warmgewalzte Band einer Glühung bei etwa 925 bis 10500C zur Förderung der Rekristallisation und für eine optimale Verteilung von Kohlenstoff geglüht. Obwohl dies nicht kritisch ist, wird eine Durchwärmdauer im Ofen von 30 bis 60 Sekunden in leicht oxidierender Gasatmosphäre bevorzugt, gefolgt von einer Kühlung durch Abstrahlung in eine wassergekühlte Zone oder in Luft.
Das warmgewalzte und geglühte Band wird in üblicher Weise zur Entfernung von Zunder gebeizt und die erste Stufe des Kaltwalzens erfolgt vorzugsweise zu einer Zwischenstärke zwischen etwa 0,5 und 0,9 mm, wobei diese Zwischenstärke sich nach der gewünschten Endstärke und dem Mangangehalt richtet; dieser Zusammenhang wird nachstehend näher erläutert.
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Nach der ersten Stufe der Kaltwalzung erfolgt die zwischenzeitliche Glühung vorzugsweise bei etwa 925°C bei einer Durchwärmdauer von etwa 30 bis 60 Sekunden in einer reduzierenden oder nicht-oxidierenden Atmosphäre. Andererseits kann bei einer Durchwärmdauer von etwa 120 Sekunden eine Temperatur von etwa 8500C angewendet werden. Auch kann während dieser zwischenzeitlichen Glühung eine teilweise Entkohlung durch Einführung einer feuchten Wasserstoffatmosphäre durchgeführt werden.
Bei einer Endstärke von etwa 0,25 bis etwa 0,35 mm wird das Band vorzugsweise zu einem Kohlenstoffgehalt von nicht über 0,003 Gew.% entkohlt. Eine Bandglühung in feuchtem Wasserstoff bei etwa 820 bis 8400C wird für die Entkohlung bevorzugt.
Die Abschlußglühung erfolgt vorzugsweise bei etwa 1150 bis etwa 12200C während bis zu 24 Stunden in einer trockenen wasserstoffhaltigen Atmosphäre, welche für Eisenoxide reduzierend ist, wobei die sekundäre Rekristallisation stattfindet. Etwas Stickstoff und Schwefel (und/oder Selen) können während der Abschlußglühung entfernt werden.
Die vorstehend erwähnte Relation zwischen Endstärke, zwischenzeitlicher Stärke und Mangangehalt ist die folgende:
Kaltverminderung
Relation von Endstärke zu Zwischenstärke und Manganfiehalt
Endstärke (mm) 96 Mn Zwischenstärke (mm)
0,346 0,045
0,08		 0,82
0,68
0,294 0,04
0,075		 0,75
0,60
0,264 0,04
0,075		 0,70
0,55
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Für jede Endstärke stellen der Mindestmangangehalt und die maximale Zwischenstärke eine Koordinate dar, während der maximale Mangangehalt und die Mindestzwischenstärke eine andere Koordinate bilden, so daß man eine Kurve erhalten kann, aus welcher Werte zwischen den beiden Extremen durch Interpolation erhältlich sind.
Für optimale Ergebnisse soll die stranggegossene Bramme so langsam wie möglich gekühlt werden. Obwohl dies nicht kritisch ist, wird die Bramme doch vorzugsweise mit etwa der gleichen Geschwindigkeit abgekühlt, wie sie in der vorstehend erwähnten französischen Patentschrift 70.09122 genannt ist. In einer für die Durchführung von Tests verwendeten Brammengießeinrichtung ergab eine Kühlwassergeschwindigkeit von weniger als 1,6 Liter pro Kilogramm Stahl ausgezeichnete Ergebnisse.
Eine Anzahl von Schmelzen wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, wobei der Kohlenstoffgehalt, der Titangehalt und der Stickstoffgehalt variierten, was die Bedeutung der vorstehend angegebenen Bereiche zeigt. Die folgenden Beispiele geben die Daten in bezug auf diese Schmelzen und die magnetischen Eigenschaften der Endprodukte an:
Beispiel 1
Zwei mit A und B bezeichnete Schmelzen wurden nach dem gleichen Verfahren hergestellt, wobei in einem elektrischen Ofen geschmolzen, entgast und zu 152 mm dicken Brammen stranggegossen wurde. Die Zusammensetzungen der beiden vergossenen Schmelzen sind die folgenden:
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0,032 0,032
0,057 0,063
0,024 0,023
3,25 3,12
0,0027 0,0027
0,0018 0,0016
0,0045 0,0064
0,0019 0,0054
Rest Rest
Schmelze A. % Schmelze B.
Kohlenstoff Mangan Schwefel Silicium Titan Aluminium (gesamt) Stickstoff Sauerstoff Eisen
Die Brammen wurden auf 14OO°C nachgewärmt und auf eine Stärke von 1,5 mm warm heruntergewalzt. Die warmgewalzten Bänder wurden bei 985°C bei einer Durchwärmdauer von etwa 40 Sekunden bandgeglüht, gebeizt und auf eine Stärke von 0,74 mm kalt heruntergewalzt. Dann wurden die Bänder bei 9250C etwa 30 Sekunden in Stickstoff geglüht und auf eine Endstärke von 0,346 mm kalt heruntergewalzt. Die Bänder wurden dann 2 Minuten bei 825°C in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre entkohlt. Ein üblicher Magnesia-Glühtrennüberzug wurde aufgebracht und die Bänder wurden etwa 20 Stunden in trockenem Wasserstoff bei 11750C geglüht.
Die durchschnittlichen magnetischen Eigenschaften von aus diesen Schmelzen erhaltenen Bunden sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.
Beispiel 2
Eine mit C bezeichnete Schmelze wurde hergestellt und so verarbeitet, daß sich die Wirkung einer Glühung nach dem Warmwalzen auf die endgültigen magnetischen Eigenschaften vergleichen läßt.
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Die Beschickung wurde in einem elektrischen Ofen geschmolzen, in einem Behälter unter Argon gefrischt, unter Argon gerührt und zu 152 mm dicken Brammen stranggegossen. Die Zusammensetzung des gegossenen Materials war die folgende:
Schmelze C, %
Kohlenstoff 0,037
Mangan 0,058
Schwefel 0,021
Silicium 3,08
Titan 0,0016
Aluminium (gesamt) 0,0020
Stickstoff 0,0035
Sauerstoff 0,0053
Eisen Rest
Die Brammen wurden auf 135O°C nachgewärmt und auf eine Stärke von 2,0 mm warm heruntergewalzt. Verschiedene Bunde wurden bei 985°C mit einer Durchwärmdauer von etwa 30 Sekunden geglüht, und eine gleiche Anzahl von Bunden wurde nicht geglüht. Alle Bunde wurden dann gebeizt und auf eine Stärke von 0,68 mm kalt heruntergewalzt, in trockenem Stickstoff etwa 40 Sekunden bei 9250C geglüht und auf eine Endstärke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt. Die Bunde wurden dann bei 8300C in feuchtem Wasserstoff etwa 2 Minuten entkohlt. Nach dem überziehen mit Magnesia als Glühseparator wurden die Bunde in trockenem Wasserstoff etwa 20 Stunden bei etwa 11750C kistengeglüht. Ein Überzug aus sekundärem Phosphat wurde dann aufgebracht und die Bunde wurde abgeflacht.
Zwei weitere Schmelzen (C1 und C2) mit sehr ähnlichen Zusammensetzungen wie die Schmelze C wurden ebenfalls nach der gleichen Weise wie die Schmelze C hergestellt und verarbeitet,
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wobei die Hälfte der Bunde jeder Schmelze nach dem Warmwalzen einer Glühung bei 985°C unterworfen wurde, während die übrigen Bunde nicht geglüht wurden. Ein Vergleich der magnetischen Eigenschaften dieser Schmelzen ist in der Tabelle wiedergegeben. Es sei bemerkt, daß in allen Fällen wesentlich bessere magnetische Eigenschaften mit einer ersten Glühung nach dem Warmwalzen auf eine Stärke von etwa 2,0 mm erzielt wurden.
Beispiel 3
Zwei Schmelzen D und E zeigen den Einfluß von Titangehalten unter und über 0,003 Gew.% auf die magnetischen Eigenschaften. Die Schmelzen D und E wurden auf die gleiche Weise wie die Schmelze C behandelt, mit der Ausnahme, daß alle Bunde nach dem Warmwalzen einer Glühung mit einer Durchwärmdauer von etwa 30 Sekunden unterworfen wurden. Die Zusammensetzungen der Schmelzen D und E nach dem Vergießen waren die folgenden:
Schmelze D. % Schmelze E. %
Kohlenstoff 0,038 0,038
Mangan 0,063 0,058
Schwefel 0,020 0,021
Silicium 3,16 3,17
Titan 0,0025 0,0041
Aluminium (gesamt) 0,0020 0,0020
Stickstoff 0,0028 0,0028
Sauerstoff 0,0051 0,0041
Eisen Rest Rest
Die magnetischen Eigenschaften der Schmelzen D und E sind in der Tabelle zusammengefaßt, und es sei bemerkt, daß die Schmelze D (die 0,0025 Ges.% Titan enthält) wesentlich besser war als die Schmelze E (die 0,0041 Gew.% Titan enthält).
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Es ist anzunehmen, daß der Unterschied bezüglich des Mangan- und Sauerstoffgehalts dieser beiden Schmelzen keinen merklichen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften ausübt.
Beispiel 4
Eine mit F bezeichnete Schmelze zeigt den Einfluß eines Kohlenstoffgehalts unterhalb des Minimums von 0,03 Gew.% gemäß der Erfindung und diese Schmelze kann mit Schmelze A verglichen werden. Schmelze F wurde wie die Schmelzen A und B bis zu einer Endstärke von 0,346 mm behandelt; die Zusammensetzung des vergossenen Materials war die folgende:
Schmelze F. %
Kohlenstoff 0,029
Mangan 0,069
Schwefel 0,024
Silicium 3,11
Titan 0,0031
Aluminium (gesamt) 0,0015
Stickstoff 0,0053
Sauerstoff 0,0034
Eisen Rest
Die magnetischen Eigenschaften der Schmelze F sind in der Tabelle angegeben und ein Vergleich derselben mit den Eigenschaften der Schmelze A (mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,032 Gew.%) zeigt die Bedeutung eines Mindestkohlenstoffgehalts von 0,030 Gew.%.
Was die Bedeutung des Stickstoffgehalts anbelangt, dürfte ein Vergleich der Schmelzen A und B zeigen, daß Stickstoff in einer Menge von über 0,005 Gew.96 sowohl den Kernverlust als auch die Permeabilitätswerte ungünstig beeinflußt.
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Beispiel 5
Eine mit G bezeichnete Schmelze wurde hergestellt und zum Vergleich der Endstärke von 0,3^6 mm der Schmelzen A und B auf eine Endstärke von 0,27 mm verarbeitet. Die Schmelze G wurde in einem Elektroofen geschmolzen und in einem unter Argon stehenden Behälter gefrischt. Die Schmelze wurde dann in eine Pfanne gegossen und unter Rühren unter Argon auf die folgende Zusammensetzung eingestellt:
Schmelze G. %
Kohlenstoff 0,035
Mangan 0,055
Schwefel 0,018
Silicium 3,18
Titan 0,0019
Aluminium (gesamt) 0,0030
Stickstoff 0,0034
Sauerstoff 0,0058
Eisen Rest
Die Schmelze wurde zu 152 mm dicken Brammen vergossen, welche auf 3700C nachgewärmt und auf eine Endstärke von 2,0 mm kalt heruntergewalzt wurden. Die gesamte Nachwärmdauer betrug weniger als 190 Minuten. Die warmgewalzten Bunde wurden bei 985°C bei einer Durchwärmdauer von 30 Sekunden geglüht, gebeizt und auf eine Zwischenstärke von 0,63 mm kalt heruntergewalzt. Die Bunde wurden dann einer zwischenzeitlichen Glühung bei 925°C in trockenem Stickstoff während etwa 60 Sekunden unterworfen und dann auf eine Endstärke von 0,27 mm kalt heruntergewalzt. Dann wurden die Bunde bei 830 C entkohlt, mit einem Magnesia-Glühseparator überzogen und in trockenem Wasserstoff bei etwa 1175°C während einer Gesamtdauer von etwa 20 Stunden kistengeglüht. Die magnetischen
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Eigenschaften der Schmelze G sind in der Tabelle wiedergegeben, aus welcher ersichtlich ist, daß dieses dünnere Material mit einer bevorzugten Zusammensetzung, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, wesentlich bessere magnetische Eigenschaften zeigte als das dickere Material der Schmelzen A und B.
In allen vorstehenden Beispielen betrugen die Gehalte an Kupfer, Chrom und Nickel weniger als etwa 0,1 % bis zu einem Maximum von etwa 0,16 % Nickel in einem Beispiel; durch Durchschnittswert war etwa jeweils 0,1 Gew.%.
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Tabelle
Schmelze
C (geglüht) C (keine Glühung)
C1 (geglüht) C1 (keine Glühung)
C2 (geglüht) C2 (keine Glühung)
D E F G
Stärke (mm)
0,346 0,346
0,30 0,30
0,30 0,30
0,27 0,27
0,30 0,30 0,346 0,27
Kernverlust w/kg P1,7;60 Permeabilität
P1,5;6O B = 800 A/m
1,32 1831
1,36 1,65 1810
1,13 1,70 1826
1,16 1,663 1817
1,135 1,676 1821
1,148 1818
1,088 1823
1,119 1819
1,13 1832
1,18 1822
1,405 1,555 1796
1,065 1837
f. k>
; co

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Siliciumeisen aus stranggegossenen Brammen mit gleichmäßiger Permeabilität und geringem Kernverlust, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eisencharge geschmolzen, zur Erzielung einer im wesentlichen aus 0,030 bis 0,045 Gew.# Kohlenstoff, etwa 0,04 bis etwa 0,08 Gew.% Mangan, etwa 0,015 bis etwa 0,025 Gew.% Schwefel und/oder Selen, nicht über etwa 0,003 Gew.% Titan, nicht über 0,005 Gew.tf Stickstoff, Restsauerstoff und im übrigen im wesentlichen aus Eisen bestehenden Schmelze gefrischt wird, worauf Silicium bis auf einen Gehalt von 2,5 bis 4,0 Gew.# und so viel Aluminium zugegeben wird, daß der Sauerstoff in der Schmelze unter Einstellung eines Sauerstoffgehalts von nicht über 0,005 Gew.% gebunden wird, daß man dann die Schmelze zu einer etwa 125 bis 225 mm dicken Bramme vergießt, diese in geeignete Längen schneidet, die Brammen auf etwa 1300 bis etwa 14000C nachwärmt, warm auf Bandstärke herunterwalzt, kalt auf eine Zwischenstärke herunterwalzt, bei etwa 850 bis etwa 950°C glüht, auf die End-
    Dr.Ha/Ma
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    ORIGINAL INSPECTED
    stärke kalt herumterwalzt, in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre entkohlt, einen Überzug aus einem GlUhseparator auf die Oberflächen des kaltgewalzten, entkohlten Materials aufbringt und das Material in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre während einer zur Erzielung einer sekundären Rekristallisation ausreichenden Zeit einer AbschlußglUhung aussetzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammen aus etwa 0,032 bis etwa 0,042 Gew.% Kohlenstoff, etwa 0,040 bis etwa 0,070 Gew.% Mangan, etwa 0,016 bis etwa 0,023 Gew.% Schwefel, etwa 3»0 bis etwa 3,3 Gew.# Silicium, nicht mehr als 0,003 Gew.% Titan, nicht mehr als 0,003 Gew.% Gesamtaluminium, nicht mehr als 0,005 Gew.% Stickstoff, nicht mehr als 0,005 Gew.% Sauerstoff und im übrigen aus Eisen bestehen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze während des Vergießens vor der Atmosphäre geschützt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wi
    wird.
    das warmgewalzte Band bei etwa 925 bis 1050°C geglüht
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisencharge in einem Elektroofen geschmolzen und unter Argon gerührt und/oder einer Vakuumentgasung unterworfen wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze zu einer etwa 150 bis 160 mm dicken Bramme stranggegossen wird, wobei die Nachwärmdauer der Bramme 200 Minuten nicht übersteigt und das warmgewalzte
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    Band in einer nicht oxidierenden Atmosphäre bei einer Durchwärmdauer von 30 bis 60 Sekunden geglüht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Band auf eine Zwischenstärke zwischen etwa 0,5 und etwa 0,9 mm, die sich nach der gewünschten Endstärke und dem Mangangehalt richtet, kalt heruntergewalzt wird, wobei das kaltgewalzte Material einer ZwlschenglUhung bei etwa 9250C mit einer Durchwärmdauer von etwa 30 bis 60 Sekunden in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre unterworfen wird und wobei das Material auf eine Endstärke von etwa 0,25 bis etwa 0,35 mm kalt heruntergewalzt und bis zu einem Kohlenstoffgehalt von nicht über 0,003 Gew.% in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre entkohlt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltgewalzte Material während der Zwischenglühung in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre teilweise entkohlt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltgewalzte Material bei einer Temperatur von etwa 8500C und bei einer Durchwärmdauer von etwa 120 Sekunden in einer inerten Atmosphäre einer Zwischenglühung unterworfen wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstärke des kaltgewalzten, entkohlten Materials nicht über 0,30 mm beträgt.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kaltgewalzte, entkohlte Material einer Abschlußglühung in trockenem Wasserstoff während mindestens 10 Stunden bei 1150 bis 1220°C unterworfen wird.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vergießens ein elektromagnetisches Rühren angewendet wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bramme nicht mehr als 0,002 Gew.% säurelösliches Aluminium enthält.
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