DE3210075A1 - PROCESS FOR PRODUCING GRAIN ORIENTED SILICONE STEEL - Google Patents
PROCESS FOR PRODUCING GRAIN ORIENTED SILICONE STEELInfo
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Description
Verfahren zum Erzeugen von kornorientiertem SiliciumstahlProcess for producing grain-oriented silicon steel
Kornorientierter Siliciumstahl in Form von Blechen ist bekannt zur vielfältigen Anwendung in elektrotechnischen Einrichtungen unter Einschluß- der Herstellung von Transformatorkernen. Dieser Stahl wird hergestellt, indem Blöcke abgegossen und die Blöcke typischerweise in gasbefeuerten Durchwärmgruben, auf eine Temperatur erwärmt werden, die zum Auswalzen entweder auf ein Halbzeug, wie Knüppel oder direkt zu Warmband geeignet ist. Das Warmband wird nach dem Glühen und Beizen in einem oder mehreren Stichen mit Zwischenglühung kaltgewalzt. Der Stahl wird sodann normalisiert, wobei die Entkohlung herbeigeführt wird. Anschließend wird der Stahl einer Schlußtexturglühung unterworfen, während welcher die angestrebte Kristallorientierung erreicht wird. Herkömmlicherweise beträgt die Blocktemperatur beim direkten Auswalzen von Blöcken zu Warmband in etwa 13450CGrain-oriented silicon steel in the form of sheet metal is known for a wide variety of uses in electrical engineering facilities, including the manufacture of transformer cores. This steel is produced by casting blocks and heating the blocks, typically in gas-fired soaking pits, to a temperature that is suitable for rolling either onto a semi-finished product such as billet or directly into hot strip. After annealing and pickling, the hot strip is cold-rolled in one or more passes with intermediate annealing. The steel is then normalized, causing decarburization. The steel is then subjected to a final texture annealing, during which the desired crystal orientation is achieved. Conventionally, the block temperature is at the direct rolling of blocks to form hot strip in about 1345 0 C.
Während des Schlußtexturglühens durchläuft der Silciumstahl eine Sekundärrekristallisation, während welcher die Korn-Aggregate wachsen und eine Würfel-Kanten-Textur bzw.During the final texture anneal, the silicon steel passes through a secondary recrystallization, during which the grain aggregates grow and a cube-edge texture or
(110) 1J3O1.J-Orientierung aufweist. Diese großen Körner sind mit ihren fooi]-Achsen parallel zur Walzrichtung angeordnet(110) has 1J3O1.J orientation. These are great grains arranged with their fooi] axes parallel to the rolling direction
und erstrecken sich mit ihren (1-10)-Flächer, parallel zur 5and extend with their (1-10) -surfaces, parallel to the 5
Walzebene. Folglich verfügt das zu Blecher, ausgewalzte Material über eine bevorzugte Richtung leichter Magnetisierbarkeit, nämlich die Walzrichtung. Bei der Verwendung dieses Materials und insbesondere bei Verwendung zur Herstellung von Transformatorkernen, wird vor. dem Material ein niedriger Kernverlust gefordert, weil r.it sinkenden Kernverlüsten sinkende Konsumptionen von Wärmeenergie einhergehen·. Außerdem soll der Werkstoff im Interesse einer leichten Magnetisierbarkeit über eine gute magnetische ,g Permeabilität verfügen.Rolling plane. As a result, that which is rolled out to sheet metal has Material has a preferred direction of easy magnetizability, namely the rolling direction. When using this material, and especially when used for the manufacture of transformer cores, is before. the material A lower core loss is required, because decreasing core losses go hand in hand with decreasing consumption of thermal energy. In addition, in the interests of easy magnetizability, the material should have good magnetic properties , g have permeability.
Um diese angestrebten magnetischen Eigenschaften zu erreichen, d.h. um günstige Werte für den Kernverlust, und die magnetische Permeabilität zu erzielen., ist es erforderlieh gewesen, bei einer Blocktemperatur in· Bereich von 13^5°C warmzuwalzen. Folglich besteht die herkömmliche Arbeitsweise darin,, ausgehend vom Block bzvr. vom Halbzeug auf Warmband bei Temperaturen von mehr als 126O0C bis hin zu etwa TlOO0C warmzuwalzen. Diese extrem hohen Temperaturen sind jedoch schwierig zu erreichen und schaffen insbesondere Probleme wegen der Verschlackung (Verzunderüng), die während des Erwärmens der Blöcke auf diesen hohen Temperaturen in den Durchwärmöfen auftritt. Ferner schlagen auch die erforderlichen hohen Wärmemengen auf die Erzeugungskosten durch, zusätzlich zu den gesteigerten Kosten für die feuerfeste Auskleidung der Erwärmungseinrichtungen.In order to achieve these desired magnetic properties, ie in order to obtain favorable values for the core loss and the magnetic permeability, it has been necessary to hot-roll at an ingot temperature in the range of 13-5 ° C. Thus, the traditional way of working is, “starting from the block or. down to about 0 C TlOO hot roll of semi-finished product to hot strip at temperatures in excess of 126o C to 0. However, these extremely high temperatures are difficult to achieve and in particular create problems because of the slagging (scaling) that occurs during the heating of the blocks to these high temperatures in the soaking furnaces. Furthermore, the high amounts of heat required also have an impact on the generation costs, in addition to the increased costs for the refractory lining of the heating devices.
Die Erfindung verfolgt somit in erster Linie das Ziel, ein Verfahren zum Herstellen von kornorientierten Siliciumstählen anzugeben, welches sich durch Warmwalztemperaturen auszeichnet, die niedriger sind als die herkömmlicherweise verwendeten Warmwalztemperaturen, ohne daß dadurch ungünstige Beeinflussungen der magnetischen EigenschaftenThe invention thus primarily pursues the goal of a Specify a process for the production of grain-oriented silicon steels, which is achieved by hot rolling temperatures characterized, which are lower than the conventionally used hot rolling temperatures, without thereby unfavorable Influences on the magnetic properties
des Stahls, insbesondere der Kernverluste sowie der magnetischen Permeabilität in Kauf genommen werden müßten.of the steel, in particular the core losses and the magnetic permeability would have to be accepted.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele. Further advantages and details of the invention result from the following description based on preferred exemplary embodiments.
Im weitesten Sinne kann erfindungsgemäß ein kornorientierter Siliciumstahl mit im übrigen herkömmlicher Zusammensetzung direkt vom Block zu Warmband warmgewalzt werden, wobei dieses Warmband ty.pischerweise eine Dicke von etwa. 2,54 mm · oder weniger aufweist, sofern der Stahl ein Mangan/Schwefel-Verhältnis-von weniger als etwa'2,5 und vorzugsweise ein Mangan/Schwefel-Verhältnis innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis weniger als etwa 2,5 aufweist. Vorzugsweise wird das Warmwalzen an einem Stahl ausgeführt, dessen Mangan/Schwefel-Verhältnis dem Vorstehenden entspricht und dessen Blocktemperatur zwischen 12040C und weniger als 126O0C liegt. Es ist gefunden worden, wie später anhand von Beispielen noch belegt wird, daß diese unterhalb der üblichen Warm-· walztemperaturen liegenden Temperaturen keine nachträgliche Beeinflussung der Kernverluste und der magnetischenIn the broadest sense, according to the invention, a grain-oriented silicon steel with an otherwise conventional composition can be hot-rolled directly from the ingot to hot strip, this hot strip typically having a thickness of about. 2.54 mm or less, provided the steel has a manganese / sulfur ratio of less than about 2.5, and preferably a manganese / sulfur ratio within the range of about 1 to less than about 2.5. Preferably, the hot rolling is carried out on a steel whose manganese / sulfur ratio corresponding to the above block and its temperature between 1204 0 C and less than 0 126o C. It has been found, as will be demonstrated later by means of examples, that these temperatures, which are below the usual hot-rolling temperatures, do not have any subsequent influence on the core losses and the magnetic ones
25 Permeabilität des Stahls zur Folge haben, sofern die25 result in the permeability of the steel, provided that the
niedrigen Mangan/Schwefel-Verhältnisse gewährleistet sind. Ferner können erfindungsgemäß die Kernverluste noch weiter dadurch vermindert werden, daß Stähle verarbeitet werden, deren Kupfergehalt wirksame Mengen von bis zu etwa 0,4low manganese / sulfur ratios are guaranteed. Furthermore, according to the invention, the core losses can go even further be reduced by processing steels having effective amounts of copper up to about 0.4
30 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,2 bis weniger als etwa30% by weight, and preferably about 0.2 to less than about
0,58 Gew.-% beträgt. Folglich werden beim direkten Warmwalzen vom Block zum Warmband optimale Kernverluste und magnetische. Permeabilitäten erreicht, wenn der verarbeitete Stahl sowohl die oben erwähnten niedrigen Mangan/Schwefel-Verhältnisse aufweist als auch Kupfer innerhalb der angegebenen Gehaltsmengen enthält. .Werden diese erfindungsge- . ■ mäßen Bedingungen eingehalten, so erübrigen sich die ver-Is 0.58 wt%. Consequently, in direct hot rolling optimal core and magnetic losses from ingot to hot strip. Permeabilities reached when the processed Steel both the low manganese / sulfur ratios mentioned above as well as contains copper within the specified amounts. .Will this invention. ■ conditions are met, the remaining
ir 6-ir 6-
gleichsweise hohen Warmwalztemperaturen, die im Stand der Technik benötigt werden, um gute magnetische Eigenschaftenequally high hot rolling temperatures, which in the state of Technology needed to have good magnetic properties
zu gewährleisten. 5to ensure. 5
Folglich werden durch Anwendung niedrigerer Walztemperaturen als im Stand der Technik üblich, die bereits erwähnten Nachteile im Hinblick auf die Verfahrensdurchführung sowie im Hinblick auf die Kosten vermieden. Folglich schafft die Erfindung eine Arbeitsweise, mit deren Hilfe ein kornorientierter Siliciumstahl mit guten magnetischen Eigenschaften bei beträchtlichen Kostenvorteilen gegenüber her-•kömmlichen Arbeitsweisen hergestellt werden können.Consequently, by using lower rolling temperatures than usual in the prior art, those already mentioned Disadvantages with regard to the implementation of the process and with regard to costs are avoided. Consequently creates the Invention of a mode of operation by means of which a grain-oriented silicon steel with good magnetic properties can be produced with considerable cost advantages compared to • conventional working methods.
Als bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie zur Erläuterung der Signifikanz der Mangan/Schwefel-Verhältnisse im Rahmen der Erfindung sowie deren Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften des Stahls wurden die'in der nachfolgenden Tafel 1 zusammengestellten Si-Stahlzusamraensetzungen erschmolzen und die daraus hergestellten Stahlwerkstoffe im Bereich von 1204 bis 126O0C warmgewalzt.As preferred exemplary embodiments and to explain the significance of the manganese / sulfur ratios in the context of the invention and their influence on the magnetic properties of the steel, the Si steel compositions compiled in Table 1 below were melted and the steel materials produced from them in the range from 1204 to 126O 0 C hot rolled.
ω ωω ω
on οon ο
Charge C Mh- S Si AlBatch C Mh- S Si Al
0,038 0,035 3,04 0,0050.038 0.035 3.04 0.005
0,040 0,036 3,05 0,0050.040 0.036 3.05 0.005
0,043 0,035 3,00 0,0050.043 0.035 3.00 0.005
.0,042 0,035 3,00, 0,005.0.042 0.035 3.00, 0.005
0,042 0,034 2,95 0,0050.042 0.034 2.95 0.005
OO
OO
tempera
tur (0C). : Waltz
tempera
ture ( 0 C). :
bei
1,7 Tw / kg
at
1.7 T
__
bei 796 A/mPermeability (T .m)
__
at 796 A / m
0,049 0,030 3,12 0,0040.049 0.030 3.12 0.004
0,055 0,023 3,10 0,004 0,18 0,0004 2,40 1260 1,55 ' 0,00227 '0.055 0.023 3.10 0.004 0.18 0.0004 2.40 1260 1.55 '0.00227'
0,065 0,020 3,00 0,0050.065 0.020 3.00 0.005
Die in Tafel I angegebenen Stähle wurden direkt vom Block zu Warmband ausgewalzt, wobei die Warmbandstärke im BereichThe steels listed in Table I were taken straight from the ingot rolled into hot strip, with the hot strip thickness in the range
von 2,032 bis 2,286 mm lag. Das Warmband wurde bei 8990C 5ranged from 2.032 to 2.286 mm. The hot strip was at 899 0 C 5
geglüht und. auf eine Zwischenstärke von 0,7112 bis 0,7620 mm
kaltgewalzt. Dieses Bandmaterial auf Zwischenstärke wurde bei 9490C geglüht bevor es auf die Fertigabmessung von
0,274 mm ausgewalzt wurde.annealed and. Cold rolled to an intermediate thickness of 0.7112 to 0.7620 mm. This tape material on intermediate strength was annealed at 949 0 C before the finished dimension of
0.274 mm was rolled out.
1010
Wie aus Tafel Γ zu ersehen, zeigen die Stähle mit Mangan/ Schwefel-Verhältnissen von weniger als 2,5 günstigere Kernverluste
(Watt je Kilogramm bei 1,7 Tesla) im Vergleich
mit der Chargennummer 616.2, die ein vergleichsweise hohes
Mangan/Schwefelverhältnis von 3,25 aufweist, wie im Stand
der Technik üblich.As can be seen from table Γ, the steels with manganese / sulfur ratios of less than 2.5 show more favorable core losses (watts per kilogram at 1.7 Tesla) in comparison
with the batch number 616.2, which has a comparatively high manganese / sulfur ratio of 3.25, as is common in the prior art.
Der Einfluß des Kupfers im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Kernverluste ist anhand der in Tafel II zusammengestellten Chargen ersichtlich.The influence of copper with a view to further improvement the core losses can be seen from the batches compiled in Table II.
25 30 3525 30 35
ω co to to >-* μω co to to> - * μ
cn ο cn O cn O cncn ο cn O cn O cn
T A F .E L IIT A F .E L II
Charge C Mn S Si Al Cu B Mn:SBatch C Mn S Si Al Cu B Mn: S
0,27 mm MgO-beschichteter0.27mm MgO coated
MagnetstahlMagnetic steel
6369 0,034 0,039 0,022 3,0 0,005 0,19 0,0006 1,806369 0.034 0.039 0.022 3.0 0.005 0.19 0.0006 1.80
637Ο 0,031 0,042 0,022 3,0 0,005 0,42 0,0005 1,90637Ο 0.031 0.042 0.022 3.0 0.005 0.42 0.0005 1.90
6364 0,030 0,048 0,026 3,0 0,005 0,58 0,0007 1,856364 0.030 0.048 0.026 3.0 0.005 0.58 0.0007 1.85
6433 0,030 0,042 0,022. 3,0 0,005 0,20 0,0014 1,916433 0.030 0.042 0.022. 3.0 0.005 0.20 0.0014 1.91
6377 0,028 0,042 0,021 3,0 0,005 0,42 0,0009 2,00 1232 1,59 0,002356377 0.028 0.042 0.021 3.0 0.005 0.42 0.0009 2.00 1232 1.59 0.00235
6376 0,029 0,047 0,024 3,0 0,005 0,58. 0,0009 1,96 1232' 1,68 0,00231 Q^ '·,,·,·6376 0.029 0.047 0.024 3.0 0.005 0.58. 0.0009 1.96 1232 '1.68 0.00231 Q ^' · ,, ·, ·
tempera-r
tür (0C)WaIz-
tempera-r
door ( 0 C)
bei
1,7 TW / kg
at
1.7 T
bei 796 A/mpermeability
at 796 A / m
A(Tm)
A.
32IuUVb32IuUVb
K.4Q.K.4Q.
Die in Tafel II angegebenen Stähle wurden direkt vom Block zu Warmband mit Dicken von 2,286 mm v:armgewalzt. DasThe steels listed in Table II were directly from Ingot to hot strip with thicknesses of 2.286 mm v: arm-rolled. That
Warmband wurde in zwei Stichen mit Zwischenglühung kalt 5Hot strip was cold in two passes with intermediate annealing 5
auf Fertigmaß ausgewalzt. Die erste Wärmebehandlung vor der Kaltwalzung erfolgte bei einer Temperatur von 8990C, worauf das Material auf eine Dicke von 0,7112 mm ausgewalzt wurde. Sodann erfolgte eine Wärmebehandlung bei 9'190C und ein Auswalzen auf eine Dicke vor. 0,274 mm. Das Material wurde sodann bei.einer Temperatur von 800°C einer Schlußnormalisierung unterworfen, während welcher die Entkohlung herbeigeführt wurde. Abschließend wurde das entkohl.te Bandmaterial auf herkömmliche Weise mit MgO beschichtet und in einer Wasserstoffatmosphäre bei 11770C geglüht.rolled out to finished size. The first heat treatment before cold rolling took place at a temperature of 899 ° C., after which the material was rolled out to a thickness of 0.7112 mm. Then carried out before a heat treatment at 9'19 0 C and a rolling to a thickness. 0.274 mm. The material was then subjected to a final normalization at a temperature of 800 ° C., during which the decarburization was brought about. Finally, the band entkohl.te material was coated in a conventional manner with MgO and annealed in a hydrogen atmosphere at 1177 0 C.
Wie sich aus den in Tafel II angegebenen Kernverlustwerten (Watt je Kilogramm bei 1,7 Tesla) ergibt, führt das Vorliegen von Kupfer in Mengen von mehr als 0,2 %, wie anhand der Chargennummer 6370 erkennbar, zu verbesserten Kernverlusten im Vergleich mit der Chargennummer 6369, die einen Stahl mit 0,19 % Kupfer bezeichnet. Die Kernverlustwerte werden jedoch ungünstiger, wenn der Kupfergehalt nicht auf einen Gehalt von weniger als etwa 0,58 % begrenzt wird, wie anhand .der Chargennummer 6364 erkennbar, die einen Stahl bezeichnet, der einen Kupfergehalt von 0,53 % aufweist und eine signifikante Verschlechterung der Kernverluste zeigt.As can be seen from the core loss values given in Table II (watts per kilogram at 1.7 Tesla), this leads The presence of copper in amounts greater than 0.2%, as based on the lot number 6370 recognizable, to improved core losses compared to the lot number 6369, which one Steel labeled with 0.19% copper. However, the core loss values become less favorable if the copper content is not up a content of less than about 0.58% is limited, as can be seen from the batch number 6364, which is a steel which has a copper content of 0.53% and shows a significant deterioration in core losses.
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