DE3038034A1 - Siliciumstahl und verfahren zu dessen verarbeitung - Google Patents
Siliciumstahl und verfahren zu dessen verarbeitungInfo
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Description
Beim Herstellen von kornorientiertem Siliciumstahl wird vor
der Schlußtexturgluhuhg eine Beschichtung auf das zu glühende
Material aufgebracht. Diese Beschichtung dient dazu, benachbarte Schichten des zu Bunden aufgehaspelten Stahls voneinander
getrennt; zu halten, ua wechselseitige Berührungen zu vermeiden.
In manchen Fällen dient diese Beschichtung auch zur "Unterstützung
beim Entfernen von Verunreinigungen und/oder als
Vorrat an einem vorteilhaften Inhibitor. Die am meisten verwendeten
Beschichtungen enthalten Magnesiumoxid als Hauptbestandteil. Magnesiumoxid bildet beim Umsetzen mit dem Stahl
eine glasartige Verbindung, die zu einer als Forsterit bekannten
Beschichtung führt.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird eine Beschichtung geschaffen,
Vielehe sich nicht mit dem Stahl umsetzt und somit kein Glas bildet. Durch die erfindungsgemäße Beschichtung werden
die magnetischen Eigenschaften des Stahl verbessert. Zusätzlich führt die Erfindung zu einer Beschichtung, die nach dem
Texturglühen zu einer besonders gleichmäßigen Oberfläche führt, welche als Unterlage für nachfolgende Beschichtungen sehr geeignet
ist. Die erfindungsgemäße Beschichtung enthält als Hauptbestandteil Aluminiumhydroxyd.
Eine Vielzahl von US-Patentschriften offenbart Beschichtungen für Siliciumstähle. Folgende US-Patentschriften seien genannt:
3 054- 752 3 282 7^7 3 832 245
3 076 160 3 375 144 3 932 235 3 132 056 3 523 837 3 941 623
130018/0702
3 151 000 3 523 881 4 010 050
3 151 997 3 676 227 4 102 713
3 152 930 3 785 882 4 160 681
Wenngleich in einigen der vorstehend genannten Patentschriften
Aluminiumhydroxyd genannt ist, offenbart keine dieser Patentschriften
eine Beschichtung mit Aluminiumhydroxyd als Hauptbestandteil. Auf Aluminiumhydroxyd beziehen sich die folgenden
US-Patentschriften:
3 054 732 4 101 050
3 151 997 4 102 713
3 832 245 4 160 681
Andere Patentschriften innerhalb der erstgenannten Gruppe betreffen die Verwendung von Tonerde. Tonerde ist jedoch
schwer aufzutragen und demzufolge unbefriedigend. Schwere Teilchen fallen aus der Lösung aus. Patentschriften, die sich
auf Tonerde beziehen,sind z.B. die folgenden:
3 076 160 3 523 881
3 132 056 3 676 227
3 151 000 3 785 882
3 152 930 3 932 235
3 285 747 3 941 623
3 523 837
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung bei der Herstellung von kornorientiertem Siliciumstahl
zu schaffen.
130018/0702
Erfindungsgemäß wird eine Siliciumstahlschmelze mit 2,5 "bis
4,0 Gew.-% Silicium in herkömmlicher Weise abgegossen, warmgewalzt,
einer oder mehreren Kaltwalzungen unterzogen, wobei bei Verwendung von zwei oder mehr Kaltwalzungen eine Zwischenglühung
erfolgt, entkohlt, beschichtet und einer Schlußtexturglühung unterworfen, wobei die erfindungsgemäße Verbesserung
insbesondere darin zu sehen ist, daß die aufgetragene Beschichtung die folgende Zusammensetzung besitzt:
(a) 100 Gewichtsteile Aluminiumhydroxyd,
(b) bis au 20 Gewichtsteile an Verunreinigungen
abbauenden Zusätzen und
(c) bis zu 20 Gexirichtsteile an inhibitierenden
Substanzen.
Der mit der vorstehend angegebenen Beschichtung versehene Stahl wird der Schlußtexturglühung unterzogen. Zum Zwecke der
Klarstellung sei unterstrichen, daß "ein Gewichtsteil" gleich der vorstehend unter (a) angegebenen Gesamtmenge, dividiert
durch 100, ist.
Die Herstellungsweise des Stahls anhand der herkömmlichen
Schritte beinhaltet keine Schwierigkeiten und kann in Übereinstimmung
mit einer Vielzahl von Patentschriften, wie der vorstehend genannten Patentschriften, erfolgen. Der Ausdruck
"Abgießen oder Gießen" umfaßt auch das Stranggießen. Eine Wärmebehandlung
des warmgewalzten Bandmaterials ist innerhalb der
Erfindung durchaus zweckmäßig.
Vorzugsweise wird der Stahl auf eine Dicke von nicht mehr als 0,51 nnn kaltgewalzt, wobei eine Zwischenglühung zwischen den
Kaltwalzungen erfolgt. Das Kaltwalzen geht aus von einer Warmbandstärke
von etwa 1,27 bis 3,05 mm. In den meisten Fällen
130018/0702
besteht die Schmelze im wesentlichen aus (Gewichtsprozent) bis zu 0,07% Kohlenstoff, bis zu 0,24·% Mangan, bis zu 0,09%
Schwefel und/oder Selen, bis zu 0,0080% Bor, bis zu 0,02% Stickstoff, 2,5 bis 4,0% Silicium, bis zu 1,0% Kupfer, bis
zu 0,05% Aluminium, bis zu 0,1% Zinn, Rest Eisen. Besonders sind Stahlschmelzen, bestehend im wesentlichen aus (Gewichtsprozent)
0,02 bis 0,06 % Kohlenstoff, 0,015 bis 0,15% Mangan, 0,005 bis 0,05% Schwefel und/oder Selen, 0,0006 bis 0,0080%
Bor, bis zu 0,01% Stickstoff, 2,5 bis 4,0% Silicium, bis zu 1,.0% Kupfer, bis zu 0,009% Aluminium, bis zu 0,1% Zinn, 2est
Eisen, da sich solche Stahlzusammensetzungen insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen. Innerhalb
der zuletzt angegebenen Gehaltsgrenzen beträgt der Borgehalt vorzugsweise wenigstens 0,0008%.
Der auf erfindungsgemäße Weise beschichtete und texturgeglühte Stahl zeichnet sich aus durch eine verbesserte magnetische
Qualität und durch eine im wesentlichen gleichförmige Metalloberfläche,
die im wesentlichen frei ist von glasartigen Reaktionsprodukten.
Aluminiumhydroxyd setzt sich nicht mit Siliciumstahl um, wie dieses bei Magnesiumoxid und anderen herkömmlichen
Beschichtungen der Fall ist. Aluminiumhydroxyd nimmt während des Texturglühens nicht an chemischen Umsetzungen teil,
so daß keine glasartigei Verbindungen gebildet werden.
Aluminiumhydroxyd ist in den erfindungsgemäßen Beschichtungen in Mengen von wenigstens 80% und vorzugswei se in Mengen von
wenigstens 90% enthalten. Die jeweils erforderliche Menge, um einen texturgeglühten Stahl mit im wesentlichen gleichförmiger
metallischer und glasfreier Oberfläche zu gewährleisten, hängt von den übrigen Bestandteilen der Beschichtung ab. Die übrigen
Bestandteile umfassen bis zu 20 Gew.-% von Zusätzen zum Zwecke des Entfernens von Verunreinigungen sowie bis zu 10 Gewichts-
130018/0702 BAD ORIGINAL
3038G3A
teile Inhibitoren. Zusätze, die "Verunreinigungen entfernen sollen, können solche Stoffe, wie Magnesiumoxid sein, die sich
mit den Verunreinigungen, wie Schwefel und Selen umsetzen, oder können solche Stoffe sein, wie beispielsweise Tonerde, welche
benachbarte Stahllagen voneinander getrennt halten, so daß Wasserstoff (welcher in der Glühatmosphäre vorliegt) Zugang
zum Stahlmaterial hat. Die .Anwesenheit dieser zu Reinigungszwecken
verwendeten Zusätze ist vorzugsweise auf weniger als 10 Gewichtsteile beschränkt. Typische Inhibitoren sind Bor
und Stickstoff- Bor hat sich als besonders geeignet für die vorliegende Erfindung erwiesen. In einer speziellen Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Beschichtung 1 bis 5 Gewichtsteile
an Stoffen, aus der Bor sowie Borverbindungen umfassenden Stoffgruppe. In Frage kommende Borquellen sind Borsäure,
Bortrioxyd (BpO-), Ammoniumpentaborat sowie Natriumborat.
Die spezielle Art und Weise des Auftragens der erfindungsgemäßen Beschichtung spielt keine besondere Rolle. Innerhalb
der Erfindung kann die Beschichtung mit Wasser vermischt und als Aufschlämmung aufgetragen werden. Ebenso;-gut kann die Beschichtung
jedoch auch elektrolytisch aufgebracht werden. In gleicher Weise macht es keinen Unterschied, ob die Bestandteile
der Beschichtung gemeinsam oder in Form von i'ndiviuellen Schichten aufgetragen werden.
In den Schutzumfang dieser Erfindung fällt auch der primärrekristallisierte
Stahl mit der daran haftenden erfindungsgemäßen Beschichtung. Der primärrekristallisierte Stahl besitzt
eine Dicke von nicht mehr als 0,51 mm und ist erfindungsgemäß
zur Verarbeitung zu einem kornorientierten Siliciumstahl geeignet.
130018/0702
3Q38034
Ein bevorzugter Gedanke liegt in einem Verfahren zum Herstellen von kornorientiertem elektromagnetischem Siliciumstahl.
Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Es wird eine Si-Stahlschmelze, enthaltend 2,5 "bis 4,0 Gew.-%
Silicium hergestellt und abgegossen. Dieser Stahl wird sodann warmge%\ralzt und kaltgewalzt und entkohlt. Sodann wird
eine im wesentliche nicht reagierende Aluminiumhydroxyd-Beschichtung
auf den Stahl aufgetragen und der beschichtete Stahl einer Schlußtexturglühung unterworfen. Der geglühte
Stahl zeichnet sich durch eine im wesentlichen gleichförmig metallische Oberfläche aus.
Die Erfhdung wird im folgenden anhand von Beispielen näher
erläutert:
Zwei Chargen (Charge A und Charge B) aus Siliciumstahl wurden abgegossen und zu Siliciumstahl mit Goss-Textur verarbeitet.
Die Erfindung hat sich als insbesondere geeignet für derart orientierte Stähle herausgestellt. Die chemische Zusammensetzung
der beiden Chargen ist in der nachfolgenden Tafel I zusammengestellt:
Tafel I
Charge (J
Si
0,031 0,032 0,02 0,0011 0,0047 3,15 0,32
B. 0,030 0,035 0,02 0,0013 0,0046 3,15 0,34
Charge Al A. 0,004
B.
0,004
Sn Pe
0,013 Rest
0,013 Rest
0,013 Rest
130018/0702 ORIGINAL INSPECTED
Die Verarbeitung der beiden Chargen umfaßte ein mehrstündiges Durchwärmen auf erhöhter Temperatur, ein Warmwalzen auf eine
Nennstärke von 2,03 nim, ein anschließendes Normalisieren einer
Temperatur von etwa 95O0G, ein Kaltwalzen auf die Endabmessung,
ein Entkohlen bei einer Temperatur von etwa 802 C, ein Beschichten,
wie vorstehend beschrieben, sowie einer Schlußtexturglühung in Wasserstoff bei einer maximalen Temperatur von
H77°C· Die Primärrekristallisation erfolgte während der Entkohlungsglühung.
Es wurden drei Beschichtungsmischungen hergestellt. Jede Beschichtung
smischung wurde auf eine Probe aus einer jeden Charge aufgetragen- Die Zusammensetzung der jeweiligen Beschichtungsmischungen
ergibt sich aus der folgenden Tafel II.
| MgO (Gewichtsteile) |
Tafel II | ^steile) | (Gexd | |
| Mischung | 100 0 0 |
Λη fΓ\ττ\ (Gewicht |
||
| 1. 2. 3- |
0 100 100 |
|||
| üchtsteile | ||||
| O O OJ |
Die Proben wurden auf ihre Permeabilität und ihren Kernverlust untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden
Tafel III zusammengestellt:
130018/0702
Tafel III
Charge
A.
B.
| Mischung | Permeabilität (!Tesla\ |
Kernverlust (W/kg) |
|
| 1. | \ A/m J bei 796 A/m |
bei 1,7 Tesla | |
| 130C | 2. | 0,00238 | 1,62 |
| 3· | 0,00238 | 1,40 | |
| co ">* |
0,00241 | 1,40 | |
| σ | • | ||
| ο | |||
Permeabilität
ΓTesla]
ΓTesla]
Kernverlust
\A/m
bei 796 A/m
bei 796 A/m
bei 1,7 Tesla
| 0 | ,00236 | Λ | ,58 |
| 0 | ,00236 | 1 | A3 |
| 0 | ,00239 | Λ ι |
,41 |
3Q38Q34
Der mit Hilfe der erfindungsgeiaäßen Beschichtung erzielbare
Fort schritt ergibt sich deutlich aus den Tafeln II und III.
Die Kemverluste der Chargen A und B "verringerten sich, auf
Werte von 1,40 bzw. 1,43 W/kg, wenn statt einer 100 Seile
MgO enthaltenden Mischung einer aus 100 feilen Al(OH)-, bestehende
Mischung verwendet wurde, gegenüber ¥erten von 1,62 bzw. 1,58 W/kg für die Mischung 1. Die Kernverluste
wurden ievreils, was sehr beträchtlich, ist, as 14-,I bzw.
9,3% herabgesetzt. Weitere Verbesserungen waren als Eolge
von Borzusätzen zu der Al(OH)^-Mischung zu beobachten.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt ist, da diese lediglich zur
Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen. Innerhalb des Erfindungsgedankens sind des Fachmann mannigfaltige Abwandlungen
möglich.
130018/0702 ORIGINAL INSPECTED
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen von kornorientiertem
elektromagnetischen Siliciumstahl, bei welchem eine Si-Stahlschmelze,
enthaltend 2,5 bis 4 Gew.-% Silicium, hergestellt und abgegossen wird, der Stahl warmgewalzt
und kaltgewalzt sowie einer Entkohlung unterworfen und beschichtet wird, worauf der Stahl einer Schlußtexturglübung
unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine Beschichtung aufgetragen wird, die im wesentlichen
besteht aus:
(a) 100 Gewichtsteilen Aluminiumhydroxyd,
(b) bis zu 20 Gewichtsteilen an Verunreinigungen entfernenden Zusätzen sowie
(c) bis zu 10 Gewichtsteilen an inhibitierenden
Stoffen,
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TELEFON (OB9) 2228 6a
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und daß der Stahl mit dieser Beschichtung der Schlußtexturglühung
unterworfen wird, wobei der geglühte Stahl eine im wesentliche gleichförmige, metallische Oberfläche auf v/eist,
die von glasförmigen Reaktionsprodukten frei ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -. zeic'hnet , daß eine wenigstens 80% Aluminiumhydroxid
enthaltende Beschichtung aufgetragen wird.
3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet
, daß eine wenigstens 90% Aluminiumhydroxyd
enthaltende Beschichtung aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Beschichtung aufgetragen wird,
die weniger als 10 Gewichtsteile an Verunreinigungen entfernenden Zusätzen enthält.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet
, daß eine Beschichtung aufgetragen wird, die 1 bis 5 Gewichtsteile an Bor oder Borverbindungen enthält
.
6. Kornorientierter elektromagnetischer Siliciumstahl, gekennzeichnet , durch eine im wesentlichen
gleichförmige metallische Oberfläche, hergestellt nach Anspruch Λ.
7· Primärrekristallisierter Stahl aus einer 2,5 bis 4- Gew.-%
Silicium enthaltenden Schmelze, wobei am Stahl eine Beschich-
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_ 3 —
tung haftet, die im wesentliehen besteht aus:
(a) 100 Gewichtsteilen Aluminiumhydroxyd,
("b) "bis zu 20 Gewicht st eil en an Verunreinigungen
entfernenden Zusätzen sowie (c) "bis zu 10 Gewichtsteilen an inhibiti er enden
Stoffen,
wobei der Stahl eine Dicke von nicht mehr als 0,51 min aufweist.
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