DE3229295A1

DE3229295A1 - Kornorientiertes elektrostahlblech und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3229295A1
Application number: DE19823229295
Authority: DE
Inventors: Katsuro Kuroki; Shozaburo Kitakyushu Fukuoka Nakashima; Toshiya Wada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1983-03-03
Also published as: JPS6048886B2; JPS5823414A; GB2104916B; FR2511045A1; GB2104916A; US4753692A; DE3229295C2; US4863532A; FR2511045B1; BE894039A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein kornorientiertes elektromagnetisches Stahlblech oder -rband (nachstehend als "Elektrostahlblech" oder kurz als "Blech" bezeichnet) mit niedrigem Wattverlust und hoher magnetischer Flußdiehte sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen kornorientierten ElektroStahlblechs.

Kornorientiertes Elektrostahlblech wird als weichmagnetisches Material für Kerne von Transformatoren und andere elektrische Maschinen und Vorrichtungen verwendet. Im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften müssen die Erregungseigenschaften des elektromagnetischen Stahlblechs hervorragend und sein Watt verlust niedrig sein. ISa ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften zu erhalten, ist die Ausrichtung der < 001> -Achse der Kristalle des Blechs in Walzrichtung mit einem hohen Orientierungsgrad wichtig, da diese Achse die Richtung der leichten Magnetisierbarkeit darstellt. Zusätzlich dazu übt die Korngröße, der spezifisehe Widerstand und die Oberflächenbeschichtung des kornorientierten ElektroStahlblechs einen großen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften aus. Die Entwicklung eines Einstufen-Kaltwalzverfahrens hat den Orientierungsgrad ganz erheblich verbessert und die kornorientierten Elektro-Stahlbleche, die derzeit hergestellt werden, besitzen eine magnetische Flußdichte, die etwa 96% des theoretisch möglichen Wert-'es erreicht. Infolge der Verbesserung des Orientierungsgrades kann auch der Wattverlust bedeutend verkleinert werden. Eine weitere Abnahme des Wattverlustes ist aber nicht nur durch Verbesserung des Orientierungsgrades möglich. Vielmehr müssen technische Möglichkeiten zur Erhöhung des vorstehend erwähnten spezifischen Widerstandes und zur Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskörner gefunden werden, um eine weitere Verminderung des Wattverlustes zu erreichen.

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Eine technische Möglichkeit zur Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskorner ist im Einstufen-Kaltwalzverfahren besonders wichtig, in welchem das abschließende Dickenverminderungsverhältnis hoch ist, da bei diesem Verfahren möglicherweise der Wattverlust nicht im Verhältnis zur Verbesserung des Orientierungsgrades erniedrigt wird, der im Einstufen-Kaltwalzverfahren erreicht wird. Mit anderen Worten wird die positive Wirkung der Erhöhung des Orientierungsgrades vermutlich durch den negativen Effekt des Anstiegs der Größe der sekundären Rekristallisationskorner neutralisiert, und eine Abnahme des Wattverlustes kann deshalb nicht erwartet werden. Diese Tendenz wird bei Erhöhung der Dicke des kornorientierten Elektrostahlblechs noch deutlicher.

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In der JP-OS 53-134-722/78 wird der Einbau von Zinn in einen Siliciumstahl vorgeschlagen, der eine geringe Menge Aluminium enthält, um eine Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskorner bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Orientierungsgrades zu erreichen.

Der Zusatz von Zinn zu dem Siliciumstahl bringt jedoch eine Schwierigkeit mit sich, da das Zinn die Oberflächenbeschichtung des kornorientierten Elektrostahlblechs verschlechtem kann. Bekanntlich spielt die Oberflächenbeschichtung eines kornorientierten Elektrostahlblechs nicht nur eine wichtige Rolle bei der Isolierung der laminierten Blechabschnitte eines Transformators gegeneinander, sondern verursacht im Blech infolge des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Oberflächenbeschichtung und dem Blech auch eine Zugspannung, die zu einer wesentlichen Abnahme des Wattverlustes führt. Obwohl also eine Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskorner durch den Zusatz von Zinn zum Siliciumstahl er-

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reicht werden kann, kann der Wattverlust infolge der Verschlechterung der Oberflächenbeschichtung nicht in befrie-

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^r - 5 - ■ "I

digender Weise erniedrigt werden. In der JP-OS 49-72118/74 ist der Zusatz von Kupfer allein zu einem aluminiumhaltigen Stahl "beschrieben. Der alleinige Zusatz von Kupfer führt jedoch in nachteiliger Weise zu einer Vergröberung der sekundären Rekristallisationskörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kornorientiertes Elektrοstahlblech oder -band mit niedrigem Wattverlust und hoher magnetischer Flußdichte zu schaffen, bei dem infolge einer neuen Zusammensetzung des Stahls die Oberflächenbeschichtung des Blechs verbessert, die sekundären Rekristallisationskörner feiner und die Kornorientierung im Vergleich zu bekannten Blechen nicht verschlechtert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen kornorientierten ElektroStahlblechs zu schaffen. Biese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein kornorientiertes Elektrostahlblech oder -band mit geringem Wattverlust und hoher magnetischer Flußdichte, das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an 2,5 bis weniger als 4,C% Silicium, 0,03 bis weniger als 0,15% Mangan, 0,03 bis weniger als 0,5% Zinn und 0,02 bis weniger als 0,3% Kupfer, und der Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten ElektrοStahlblechs oder -bandes mit niedrigem Wattverlust und hoher magnetischer ITußdichte, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Siliciumstahl mit höchstens 0,085% 0, 2,5 bis 4,0% Si, 0,03 bis 0,15% Mn, 0,010 bis 0,050% S, 0,010 bis 0,050% säurelöslichem Al und 0,0045 "bis 0,012% H, der zusätzlich 0,03 bis 0,5% Sn und 0,02 bis 0,3% Cu enthält, warmwalzt, ausscheidungsglüht, mit einem abschließenden Dickenvermin-

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derungsverhältnis von mindestens 65% kaltwalzt, entkohlungsglüht und schlußglüht.

Kornorientiertes Elektrοstahlblech kann mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden, die vorzugsweise MgoSiO^ enthält und vorzugsweise eine Dicke von etwa 3 Mikron aufweist.

Die bevorzugten Eigenschaften des kornorientierten Elektro-Stahlblechs der Erfindung, das eine Dicke von 0,15 bis 0,35 mm aufweist, sind:

Wattverlust (W₁₇/c₀): etwa 0,90 bis 1,00 W/kg Wattverlust (W₁₅/c₀): " 0>6? " 0,76 W/kg ASTM-Korngröße: Nr. 4 bis Nr. 7 Magnetische STaßdichte (B_Q): etwa 1,88 bis 1,96 T

Erfindungsgemäß wird dem Siliciumstahl (der Schmelze) Kupfer zugesetzt, das die Entstehung einer guten Oberflächenbeschichtung auf dem kornorientierten Elektrostahlblech bewirkt. Bisherige Verfahren zur Verbesserung dieser Oberfl ächenbe schichtung bestehen im Einbau von bestimmten Elementen in den Glühseparator. Diese bekannten Verfahren können aber die Oberflächenbeschichtung eines kornorientierten ElektroStahlblechs, das Zinn enthält, nicht grundsätzlich verbessern, da ein Zusatz, der in die Oberflächenbeschichtung eingebaut wird, einen ungünstigen Einfluß des Oxidfilms, der sich auf dem Stahlblech beim entkohlenden Glühen bildet, auf die Oberflächenbeschichtung nicht verhindern kann. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Siliciumstahlschmelze deshalb zusätzlich zu Zinn Kupfer einverleibt, um dessen günstige Wirkungen auszunutzen. Da die sekundäre Rekristallisationsstruktur durch den Einbau von Kupfer beträchtlich beeinflußt wird, wurde von einem Kupferzusatz gewöhnlich abgesehen. Somit beruht die vorliegende Erfindung auf dem überraschenden Befund, daß beim Zusatz von Kupfer gemeinsam mit Zinn die günstigen

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Wirkungen beider Elemente ausgenutzt werden können, während die ungünstigen Wirkungen von Kupfer durch die günstigen Wirkungen des Zinns und umgekehrt neutralisiert werden.

Kupfer ist zwar ein hervorragendes Element, das zur Bildung der Oberflächenbeschichtung eines kornorientierten Elektrostahlblechs benutzt werden kann und die Eigenschaften, insbesondere die Haftungseigenschaften einer solchen Oberflächenschicht, werden durch Kupfer verbessert. Andererseits führt aber Kupfer zu einer Vergröberung der sekundären Rekristallisationskörner. Im Gegensatz dazu leistet Zinn einen Beitrag zur Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskörner, verschlechtert aber die Oberflächenbeschichtung des. kornorientierten Elektrostahlblechs. Im Blech der Erfindung werden die durch die kombinierte Verwendung von Kupfer und Zinn folgenden Vorteile beibehalten, während die aus der Verwendung von Kupfer und Zinn resultierenden Nachteile ausgeschaltet werden. Diese überraschende Erscheinung ist die Grundlage der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen erläutert.

Der Siliciumstahl, der als Ausgangsmaterial für das Verfahren zur Herstellung des Stahlblechs der Erfindung verwendet wird, enthält als Grund-Legierungselemente höchstens 0,085% Kohlenstoff, 2,5 bis 4,0% Silicium, 0,010 "bis o,O5O% säurelösliches Aluminium, 0,03 "bis 0,15% Mangan, 0,010 bis 0,050% Schwefel und ferner als charakteristische Zusätze 0,03 bis 0,5% Zinn zusammen mit 0,02 bis 0,3% Kupfer.

Der Kohlenstoffgehalt ist auf höchstens 0,085% begrenzt, da die Dauer des Entkohlungsglühens bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,085% zu lang wird. Ein Siliciumgehalt von mindestens 2,5% ist zum Erreichen eines niedrigen Wattverlustes notwendig. Bei einem Siliciumgehalt über 4,0 % wird

dagegen das Kaltwalzen ungünstig und schwierig. Die sekundäre Rekristallisation wird nicht stabilisiert, wenn der Gehalt an säurelöslichem Aluminium nicht in den Bereich von 0,010 bis 0,050% fällt.

Mangan und Schwefel sind zur Bildung von MnS notwendig. Eine geeignete Manganmenge beträgt 0,03 "bis 0,15%» wobei ein Bereich von 0,05 bis 0,10% Mangan bevorzugt ist. Bei einem Schwefelgehalt über 0,05% wird die Entschwefelung beim Reinigungsglühen schwierig. Andererseits ist ein Schwefelgehalt unter 0,01% zu gering für die Entstehung einer ausreichenden Menge an MnS, das einer der Inhibitoren ist.

Eine Zinnmenge unter 0,03% ist zu gering, um eine wirksame Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskörner zu erreichen. Wenn der Zinngehalt andererseits 0,5% übersteigt, wird die Bearbeitbarkeit des Werkstoffes beim Walzen und Entzundern verschlechtert. Auch die kombinierte Zugäbe von Zinn und Kupfer verursacht bereits eine gewisse Verschlechterung der Bearbeitbarkeit. Der bevorzugte Zinngehalt liegt bei 0,05 bis 0,20%.

Ein Kupfergehalt unter 0,02% ist zu niedrig für eine Verbesserung der Oberflachenbeschichtung des kornorientierten ElektroStahlblechs. Andererseits ist eine Kupfermenge über 0,3% unerwünscht im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften des kornorientierten Elektrostahlblechs. Der bevorzugte Kupfergehalt reicht von 0,05 bis 0,15%. 30

Das Verhältnis von Zinn- und Kupfergehalt beeinflußt die Oberflächenbeschichtung und die Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskörner des kornorientierten Elektrostahlblechs.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen

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weiter erläutert.

Pig. 1 zeigt in graphischer Darstellung, wie das Mengenverhältnis von Zinn zu Kupfer einen Einfluß auf den Wattverlust und die Korngröße eines kornorientierten Elektrostahlblechs ausübt, wie es auch die infolge der Oberflächenbeschichtung des kornorientierten Elektrostahlblechs erzeugte Zugspannungbewirkt.

Fig. 2 A ist eine Lichtmikroskop-Photographie des Querschnitts eines kornorientierten Elektrostahlblechs, das nur Zinn enthält und eine Oberflächenbeschichtung aufweist;

Fig. 2 B ist eine Lichtmikroskop-Photographie des Querschnitts eines kornorientierten Elektrostahlblechs, das sowohl Zinn als auch Kupfer enthält und eine Oberflächenbeschichtung aufweist.

Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehungen zwischen dem Wattverlust (W,.ι-,/cq und W/ic/cq) ^{und der} magnetischen Flußdichte (B_fl) bei einem herkömmlichen kornorientierten Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flußdichte (a) und dem kornorientierten Elektrostahlblech der Erfindung (b).

Fig. 1 zeigt den Einfluß der Änderung des Mengenverhältnisses von Zinn und Kupfer im untersuchten Siliciumstahl. Der geprüfte Siliciumstahl enthält 0,056% C, 2,96% Si, 0,076% Mn, 0,025% S, 0,027% säurelösliches Al, 0,0075% H und 0,2% Sn. Der Kupfergehalt ist variabel, so daß sich ein Mengenverhältnis Zinn zu Kupfer ergibt, wie es auf der Abszisse angegeben ist. In der Figur bedeutet ^7/50 den Wattverlust bei einer magnetischen Flußdichte von 1,7 Tesla (T) und 50 Hz. Die Korngröße ist gemäß ASTM-Standard bei einer Vergrößerung χ 1 ausgedrückt. Die infolge der

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Oberflächenbeschichtung verursachte Zugspannung wird durch Berechnung des Maßes der Biegung des kornorientierten ElektrοStahlblechs erhalten, das eine Oberflächenbeschichtung nur auf einer Oberfläche aufweist. Die genannte Biegung wird verursacht durch Aufbringen einer Beschichtungsflüsaigkeit auf das schlußgeglühte Stahlblech, die hauptsächlich aus Phosphorsäure, Chromsäureanhydrid und Aluminiumphosphat besteht, Durchführen einer Glättungsglühung des Bleches und Entfernen der Oberflächenbeschichtung von der genannten einen Oberfläche des Stahlblechs mit einer Säure.

Der Wattverlust (w^o/cq) ^⁸* sehr .gering, wenn das Mengenverhältnis von Zinn zu Kupfer im Bereich von 1:0,5 bis 1:1 liegt. In diesen Bereich wird eine günstige Abnahme der Korngröße infolge des Zinnzusatzes und eine ebenso günstige Zunahme in der Zugspannung infolge der Oberflächenbeschichtung gleichzeitig erreicht. Ein bevorzugtes Mengenverhältnis von Zinn zu Kupfer beträgt etwa 1:0,75.

Der Wattverlust (W.„/^₀) erreicht sehr niedrige Werte und die durch die Oberflächenbeschichtung erzeugte Zugspannung steigt an und die Korngröße nimmt ab, wenn das Mengenverhältnis von Zinn zu Kupfer im Bereich von 1:0,5 bis 1:1 liegt, und zwar nicht nur im Fall eines Zinngehalts von 0,2%, sondern auch im Fall unterschiedlicher Zinngehalte.

Die Ursache für die Wirksamkeit des Kupfers bei der Ausbildung einer guten Oberflächenbeschichtung auf dem kornorientierten Elektrοstahlblech ist noch nicht vollständig geklärt. Um eine gute Oberflächenbeschichtung auf einem kornorientierten Elektrostahlblech zu erhalten, müssen die Eigenschaften des Oxidfilms, der sich während des Entkohlungsglühens bildet und sich unter der Oberflächenbeschichtung befindet, gut sein. Die Ergebnisse der Versuche im Rahmen der Erfindung zeigen, daß die Dicke der Oberflächenbeschichtung gleichmäßiger ist, wenn Zinn und Kupfer

dem Siliciumstahl in Kombination zugesetzt werden, als wenn nur Zinn eingebaut wird.

Vermutlich enthält der vorstehend erwähnte Oxidfilm zusätzlich zu den Oxiden von Eisen, Silicium und Aluminium auch Oxide von Zinn und Kupfer, wobei das Kupferoxid die Eigenschaften des Oxidfilms verbessert und zur Entstehung einer guten Oberflächenbeschichtung beiträgt.

In dem in Fig. 2 A dargestellten Blech enthält der Siliciumstahl 3% Silicium und 0,2% Zinn, während das Blech von Fig. 2 B 3% Silicium, 0,2% Zinn und 0,11% Kupfer enthält. Nach dem Schlußglühen wird auf jedem der kornorientierten ElektroStahlbleche eine Oberflächenbeschichtung ausgebildet. An der Oberflächenbeschichtung der Stahlbleche wird sodann ein Streifen befestigt, so daß sie mit einem Licht mikroskop untersucht werden kann. Die kornorientierten Elektrostahlbleche mit der Oberflächenbeschichtung und dem Lederstreifen darauf werden dann durchgeschnitten und der erhaltene Querschnitt wird bei einer Vergrößerung von 1000 geprüft. Die in Fig. 2 A dargestellte Probe zeigt eine Diskontinuität der Oberflächenbeschichtung an mehreren Stellen. Dagegen ist bei der in Fig. 2 B dargestellten Probe die Dicke der Oberflächenbeschichtung gleichmäßig. Dies zeigt, daß der Zusatz von Kupfer die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbeschichtung wesentlich verbessert.

Zusätzlich zum Kohlenstoffgehalt, Mangangehalt, Zinngehalt und Kupfergehalt muß der Stahl 0,004-5 bis 0,012% Stickstoff enthalten, das eines der unverzichtbaren Elemente für die wirksame Ausscheidung von AlN ist, das einen weiteren Inhibitor darstellt. Der Siliciumstahl kann ferner unvermeidbare Verunreinigungen, wie Nickel, Chrom und Titan in geringer Menge enthalten.

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Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung des kornorientierten ElektroStahlblechs erläutert.

Siliciumstähle mit einem Gehalt an den vorstehend beschrie benen Elementen können nach allen bekannten Schmelz-, Block- oder Brammenherstellungs- und Vorwalζverfahren hergestellt werden. Diese Siliciumstähle werden dann in üblicher Weise zu einer warmgewalzten Spule warmgewalzt. Die warmgewalzte Spule wird entweder in einem Schritt kaltgewalzt oder in einem Zweistufenverfahren mit Zwischenglühen kaltgewalzt, wobei die abschließende Dicke während des Einstufen- oder des Zweistufen-Kaltwalzens erreicht wird. Eine hohe abschließende Kaltwalz-Dickenverminderung von 65 bis 95%» vorzugsweise von 80 bis 32% ist im abschließenden Kaltwalzschritt erforderlich, um eine hohe magnetische Flußdichte des kornorientierten Elektrostahlblechs zu erreichen. Bei einem Kaltwalz-Dickenverminderungsverhältnis unter 65% kann keine hohe magnetische Flußdichte erreicht werden. Liegt das Kaltwalz-Dickenverminderungsverhältnis dagegen über 95%» dann wird das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner unstabil. Das Kaltwalz-Dickenverminderungsverhältnis in den anderen Kaltwalzschritten mit Ausnahme des abschließenden ist nicht besonders begrenzt. Die magnetischen Eigenschaften des kornorientierten ElektroStahlblechs, die infolge des kombinierten Zusatzes von Zinn und Kupfer verbessert werden, können durch eine Alterung bei einer Temperatur von 300 bis 600⁰C weiter verbessert werden, die zwischen den Kaltwalzstichen gemäß JP-AS 54-13866 und JP-AS 54-29182 durchgeführt wird. Perner kann gemäß JP-AS 40-15664 die Ausscheidung des AlN dadurch gesteuert werden, daß das Blech bei einer Temperatur von 950 bis 1200⁰C 30 Sekunden bis 30 Minuten geglüht und danach rasch abgekühlt wird.

Das Blech, das auf die endgültige Dicke kaltgewalzt wurde, wird danach in üblicher Weise entkohlungsgeglüht. Beim

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Entkohlungsglühen findet nicht nur eine Entkohlung und primäre Rekristallisation des kaltgewalzten Blechs statt, sondern es bildet sich auch ein Oxidfilm auf dem kaltgewalzten Blech, der für das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung notwendig ist. Die Bedingungen des Entkohlungsglühens üben also nicht nur einen großen Einfluß auf die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung aus, die auf das kornorientierte Elektrostahlblech nach dem Schlußglühen aufgebracht wird, sondern sie beeinflussen auch die magnetischen Eigenschaften des kornorientierten Elektrostahlblechs. Bevorzugte Bedingungen für das Entkohlungsglühen sind: eine Glühtemperatur von 800 bis 900⁰C, eine Glühdauer bei dieser Temperatur von 30 Sekunden bis 10 Minuten, und eine Schutzatmosphäre für das Glühen, die feuchten Wasserstoff, feuchten Stickstoff oder ein Gemisch aus feuchtem Wasserstoff und Stickstoff enthält.

Nach dem Entkohlungsglühen wird ein Glühseparator auf das erhaltene Stahlblech aufgebracht, um ein Zusammenkleben des Blechs beim Schlußglühen zu verhindern und um die Bildung einer Oberflächenbeschichtung auf dem kornorientierten Elektrostahlblech vorzubereiten. Der Glühseparator unterliegt keinen besonderen Beschränkungen im Hinblick auf eine bestimmte Zusammensetzung. Vorzugsweise besteht er jedoch hauptsächlich aus MgO und TiOp. Das Schlußglühen wird mindestens 5 Stunden bei einer Temperatur von 1100⁰C oder höher in einer Wasserstoff- oder Wasserstoff enthaltenden Schutzatmosphäre durchgeführt. Während des Schlußglühens wird eine anorganische Beschichtung auf der Ober- fläche des erhaltenen kornorientierten ElektroStahlblechs erzeugt.

Anschließend wird eine Beschichtungsflüssigkeit, die hauptsächlich aus Phosphorsäure, Chromsäureanhydrid und Aluminiumphosphat besteht, auf das kornorientierte Elektro-

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Stahlblech aufgebracht, das danach einem Glättungsglühen unterzogen wird, welches zur Folge hat, daß die Beschichtungsflüssigkeit der erhaltenen Oberflächenbeschichtung Festigkeit und der Ooerfläche des kornorientierten Elektro-Stahlblechs eine Zugspannung verleiht, wobei Festigkeit und Zugspannung höher sind als die entsprechenden Werte der vorstehend erwähnten anorganischen Beschichtung.

Die Zusammensetzung und einige Eigenschaften des kornorientierten Elektrostahlblechs der Erfindung werden nachstehend erläutert.

Das kornorientierte Elektrostahlblech der Erfindung enthält 2,5 bis weniger als /ψ% Silicium, 0,03 bis weniger

als 0,15% Mangan, 0,03 bis weniger als 0,5% Zinn und 0,02 bis weniger als 0,3% Kupfer, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen. Silicium, das den spezifischen Widerstand des Stahls erhöht, Mangan, das zum Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner beiträgt, Zinn, das zur Verfeinerung der sekundären Rekristallisationskörner beiträgt, und Kupfer, das die Qualität der Oberflächenbeschichtung verbessert, verbleiben im kornorientierten Elektrostahlblech praktisch in den gleichen Mengen als sie dem Siliciumstahl zugesetzt wurden, wenn auch der Gehalt an jedem dieser Elemente während des Verfahrens zur Herstellung des kornorientierten Elektrostahlblechs leicht abnimmt. Die anderen Elemente, wie Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff und Aluminium verbleiben im Endprodukt, d.h. im kornorientierten Elektrostahlblech, nur in Spurenmengen, da sie während der Glühstufen entfernt werden. Außerdem sind diese Elemente nur Verunreinigungen des kornorientierten Elektrostahlblechs, da sie ihre Rolle während des Verfahrens zu seiner Herstellung spielen. Die Werte des Endprodukts können durch Verminderung des Gehalts an diesen Verunreinigungen auf den niedrigst möglichen Wert verbessert werden.

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Das kornorientierte Elektrostahlblech der Erfindung hat eine geringe Korngröße im Bereich von Nr. 4 bis 7 gemäß ASTM-Standard (bei einer Vergrößerung von χ I)₁ ohne daß der Orientierungsgrad verschlechtert ist. Die vorstehend erwähnte Korngröße ist um mindestens eine Größe kleiner als die übliche Korngröße nach dem ASTM-Standard. Die Zugspannung, die infolge der Oberflächenbeschichtung im Stahlblech der Erfindung erzeugt wird, ist der üblichen gleichwertig. Der Wattverlust des kornorientierten Elektro-Stahlblechs der Erfindung ist sehr niedrig und dieser sehr niedrige Wattverlust kann leicht erreicht werden, wenn das Stahlblech, eine verhältnismäßig große Dicke aufweist, aber auch bei einer Dicke des Blechs von 0,25 mm oder weniger.

Durch die Erfindung ist es möglich, ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit sehr niedrigem Wattverlust nicht nur mit verhältnismäßig großer Dicke, sondern auch bei geringer Blechdicke, d.h. von etwa 0,15 bis 0,20 mm, stabil herzustellen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Gemäß Fig. 3 werden herkömmliche kornorientierte Elektro-Stahlbleche (a) mit hoher magnetischer Flußdichte (nachstehend einfach als Produkte (a) bezeichnet) unter Verwendung von AlN als hauptsächlichem Inhibitor hergestellt. Kornorientierte ElektroStahlbleche (b) gemäß Erfindung mit hoher magnetischer Flußdichte (nachstehend einfach als Produkte (b) bezeichnet) werden in ähnlicher Weise unter Verwendung von AlN als Haupt-Inhibitor und durch Zusatz von Zinn und Kupfer zur Stahlschmelze erhalten. Die Zusammensetzung der Produkte (a) und (b) ist in Tabelle I angegeben.

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_ Si (%) dukte

Tabelle I
Mn (%) Sn (%)

Cu (%) Andere ASTM Elemen- Körnte größe

UI)

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(a) 2,90-3,0 0,070-0,075 <0,01 (0,01 Eisen u. 3

geringe Mengen Al, C, N,S,u. dgl.

(b) 2,90-3,0 0,070-0,075 0,08-0,18 0,06-0,10 " 5,5

In Fig. 3 ist zu sehen, daß der Wattverlust der Produkte (b) geringer ist als der Wattverlust der Produkte (a). Außerdem wird der Unterschied im Wattverlust zwischen den Produkten (a) und (b) bei höherer magnetischer Flußdichte größer, was darauf hinweist, daß die Verminderung des Uattverlustes infolge der Verfeinerung der sekundären Eekristallisationskörner deutlicher wird, wenn die magnetische Flußdichte des kornorientierten ElektroStahlblechs

20 hoch ist.

Beispiel 2

Es werden drei Brammen hergestellt, die 0,056% C, 3,05% Si, 0,075% Mn, 0,023% S, 0,027% säurelösliches Al und 0,080% N enthalten. Eine der Brammen enthält zusätzlich 0,15% Zinn und eine andere zusätzlich 0,15% Zinn und 0,09% Kupfer. Die Zusammensetzungen der drei Brammen sind in Tabelle II angegeben.

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	O	(C(%)	Si(%)	05	Tabelle	078	s(%)	11	027	o,	080	S	J5T(?	6) Cu(%)
Bramme	O	,056	3,	05	Mn (96)	078	0,023	lös	027	o,	078		-	—
(d)	O	,056	3,	05	0,	078	0,024-	o,	026	o,	078	o,	15	-
(β)		,056	3,			0,023	o,				o,	15	0,09
OO		o,	o,

Die Brammen werden nach, dem Erwärmen auf 135O°C warmgewalzt, wobei warmgewalzte Bleche mit einer Dicke von 2,3 mm erhalten werden. Dann wird 2 Minuten ein Ausscheidungsglühen bei 115O°C durchgeführt, gefolgt von raschem Abkühlen in warmem Wasser mit einer Temperatur von 100⁰C. Die warmgewalzten Bleche werden dann entzundert und zur Verminderung der Blechdicke auf 0,30 mm kaltgewalzt. Während des Kaltwalzens wird 3 Minuten eine Alterung bei einer Temperatur von 250⁰C zwischen den KaltwalzStichen durchgeführt. Danach werden die Bleche 15O Sekunden bei einer Temperatur von 850⁰C in einer Atmosphäre aus 75% Wasserstoff und 25% Stickstoff mit einem Taupunkt von 62°C entkohlend geglüht. Ein Glühseparator aus einem Gemisch von MgO und TiO₂ wird sodann auf die entkohlungsgeglühten Bleche aufgebracht und das Schlußglühen 20 Stunden bei einer Temperatur von 1200⁰C durchgeführt. Anschließend wird eine Beschichtungsflüssigkeit, die hauptsächlich aus Phosphorsäure, Chromsäureanhydrid und Aluminiumphosphat besteht, auf die schlußgeglühten Bleche aufgebracht, die dann einem Glättungsglühen

unterzogen werden.

Die magnetischen Eigenschaften und die Korngröße der Endprodukte (d), (e) und (f), die aus den Brammen (d), (e) und (f) erhalten werden, werden bestimmt. Außerdem werden das Aussehen, die Haftungseigenschaft und die Zugspannung der Oberflächenbeschichtung der drei Endprodukte gemessen. Bei der Bestimmung der Haftfestigkeit werden Probestücke der Endprodukte (d), (e) und (f) um einen Stab mit 20 mm Durchmesser gebogen. Dann wird die Oberflächenbeschichtung

jeder Probe auf Abschälbarkeit geprüft. Bei der Bestimmung der Zugspannung wird die Oberflächenbeschichtung von einer Oberfläche der Endprodukte (d), (e) und (f) entfernt und die Biegung wird dann gemessen.

In nachstehender Tabelle III sind die Eigenschaften der Endprodukte (d), (e) und (f) zusammengefaßt.

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Tabelle III

End- Magnetische Korngröße Eigenschaften der Oberfläpro-Eigenschaften ASTM No. chenbeschichtung

dukte	B	8 ^^T	⁾ ^V17/5O (W/kg)	X	1	Aussehen	Haftung	Zugspannung g/mnj.2
(d)	1	,94	1,03	3		gut	O	650
(e)	1	,94	1,02	5,	5	dünn als	X	260
						Ganzes
(f)	1	,94	0,98	5		gut	O	650

Die Zusammensetzung der Endprodukte (d), (e) und (f) ist in Tabelle IV aufgeführt.

Tabelle IV

Endpro- Si(%) Mn (%) Sn (%) Cu (%) Andere Elemente dukt

(d) 2,95 0,070

(e) 2,95 0,070 0,14

(f) 2,95 0,070 0,14 0,08

Eisen und geringe Mengen Al, C, N, S und dgl.

Beispiel 3

Es werden drei Brammen (g), (h) und (i) hergestellt, die 0,058% C, 3,18% Si, 0,075% Mn, 0,025% S, 0,028% säurelös liches Al, 0,083% N und 0,13% Sn enthalten. Bramme (g) enthält zusätzlich 0,03% Cu, Bramme (h) 0,08% Cu und Bramme (i) 0,20% Cu.

Die Brammen werden warmgewalzt, anschließend 30 Sekunden "bei 1150°0 ausscheidungsgeglüht, dann rasch in warmem Wasser mit einer Temperatur von 10O⁰C abgekühlt. Die warmgewalzten Bleche werden hierauf entzundert und zur Verminderung ihrer Dicke auf 0,30 mm kaltgewalzt. Während des Kaltwalzens werden die Bleche zwischen den Kaltwalzstichen 3 Minuten bei einer Temperatur von 200°C vergütet. Anschließend wird das Entkohlungsglühen 150 Sekunden bei einer Temperatur von 850⁰C in einer Atmosphäre aus 75% Wasserstoff und 25% Stickstoff mit einem Taupunkt von 62°C durchgeführt. Ein Glühseparator aus einem Gemisch von MgO und TiO₂ wird hierauf auf die entkohlungsgeglühten Stahlbleche aufgebracht und das Schlußglühen wird 20 Stunden bei einer Temperatur von 1200⁰C durchgeführt. Anschlie ßend wird eine Beschichtungsflüssigkeit, die hauptsächlich aus Phosphorsäure, Chromsäureanhydrid und Aluminiumphosphat besteht, auf die schlußgeglühten Bleche aufgebracht, die dann einer GlättungsglÜhung unterzogen werden.

Die magnetischen Eigenschaften und die Korngröße der Endprodukte (g), (h) und (i), die aus den Brammen (g), (h) und (i) hergestellt wurden, werden bestimmt. Außerdem wird das Aussehen der Oberflächenbeschichtung der Endprodukte ausgewertet. Die Eigenschaften der Endprodukte (g), (h) und (i) sind in nachstehender Tabelle V zusammengefaßt.

Tabelle V

End- Magnetische Korngröße Aussehen der Oberprodukt Eigenschaften ASTM Nr. χ 1 flächenbeschichtung B₈ CT; w_17/5O

(W/kg)

(g) 1»94- 0,98 5 etwas dünn

(h) 1,94- 0,96 5 gut

(i) 1,9^- 1,00 3,5 gut

^Γ - 20 -

Das Endprodukt (h), bei dem das Verhältnis der Menge von Zinn zu Kupfer 1:0,6 ist, zeigt die besten Eigenschaften.

Beispiel 4

Es wird eine Bramme hergestellt, die 0,085% C, 3»2% Si, 0,073% Mn, 0,025% säurelösliches Al, 0,0085% N, 0,08% Sn und 0,07% Cu enthält. Die Bramme wird zu einem warmgewalzten Blech mit einer Dicke von 2,0 mm warmgewalzt, anschließend 2 Minuten bei 113O⁰C ausscheidungsgeglüht und hierauf in heißem Wasser mit einer !Temperatur von 100⁰C abgeschreckt. Das warmgewalzte und ausscheidungsgeglühte Blech wird dann entzundert und auf eine Dicke von 0,22 mm kaltgewalzt. Während des Kaltwalzens wird das Blech zwischen den Kaltwalζstichen 5 Minuten bei einer Temperatur von 250^oC vergütet. Anschließend wird das Entkohlungsglühen bei einer Temperatur von 850°C 120 Sekunden in einer Atmosphäre aus 75% Wasserstoff und 25% Stickstoff mit einem Taupunkt von 62⁰C durchgeführt. Ein Glühseparator aus einem Gemisch von MgO und TiO₂ wird sodann auf

das entkohlungsgeglühte Blech aufgebracht und das Schlußglühen wird 20 Stunden bei einer Temperatur von 1200⁰C durchgeführt. Anschließend wird eine Beschichtungsflüssigkeit auf das erhaltene kornorientierte Elektrostahlblech aufgebracht. Die Korngröße und die magnetischen Eigenschäften sind folgende:

Korngröße: ASTM Nr. 4,5

Magnetische Flußdichte (Bg): 1,92 T Wattverlust (W₁₅^₅₀): 0,63 W/kg Wattverlust (W₁₇^₅₀): 0,88

Claims

VOSSIUS · VOSSIUS -TAUCiHWS-FS ·:Η "E 4JiSJ-EIVI AN N - RAUH SIEBERTSTRASSE A- ■ 8000 MÜNCHEN 86 · PHONE: (O89) 47 4Ο75 CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN TELEX 5-29 453 VOPAT D u.Z.: S 041 (Ra/H) Case: NSC-3529-DE NIPPON STEEL CORP. Tokyo, Japan "Kornorientiertes Elektrostahlblech und Verfahren zu seiner Herstellung" I Patentansprüche

1. Kornorientiertes Elektrostahlblech oder -band mit niedrigem Wattverlust und hoher magnetischer Flußdichte, dadurch gekennzeichnet, daß es 2,5 bis weniger als 4,0% Silicium, 0,03 bis weniger als 0,15% Mangan, 0,03 bis weniger als 0,5% Zinn und 0,02 bis weniger als 0,3% Kupfer enthält, und der Rest aus Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

2. Elektrostahlblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Zinn zu Kupfer im Bereich

von 1:0,5 bis 1:1 liegt.
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3. Elektrostahlblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Zinn zu Kupfer etwa 1:0,75 beträgt.

4·. Stahlblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinngehalt 0,05 bis 0,2% beträgt.

L J

5· Stahlblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfergehalt 0,05 bis 0,15% beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung des Stahlblechs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Siliciumstahl mit einem Gehalt von höchstens 0,085% C, 2,5 bis 4,0% Si, 0,03 bis 0,15% Mn, 0,010 bis 0,050% S, 0,010 bis 0,050% säurelösliches Al und 0,004-5 bis 0,012% N, der zusätzlich 0,03 bis 0,5% Sn und 0,02 bis 0,3% Cu enthält, warmwalzt, ausscheidungsglüht, mit einem abschließenden Dickenverminderungsverhältnis von mindestens 65% kaltwalzt, entkohlungsglüht und schlußglüht.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Entkohlungsgiühen bei einer Temperatur von 800 bis 9OO°C, einer Glühdauer von 30 Sekunden bis 10 Minuten bei der genannten Glühtemperatur und in einer Schutzatmosphäre aus feuchtem Wasserstoff, feuchtem Stickstoff oder einem Gemisch von feuchtem Wasserstoff und Stickstoff durchführt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Glühseparator auf das entkohlungsgeglühte Blech und eine Beschichtungsflüssigkeit auf das sehlußgeglühte Blech aufbringt, das anschließend zur Glättung geglüht wird.