DE3232518A1 - Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektrostahlblech - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektrostahlblech

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DE3232518A1 DE19823232518 DE3232518A DE3232518A1 DE 3232518 A1 DE3232518 A1 DE 3232518A1 DE 19823232518 DE19823232518 DE 19823232518 DE 3232518 A DE3232518 A DE 3232518A DE 3232518 A1 DE3232518 A1 DE 3232518A1
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech oder -band (nachstehend als "Elektrostahlblech" bezeichnet.
Beim üblichen sogenannten einstufigen Kaltwalzverfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech wird ein Siliciumstahl mit etwa 0,04 % Kohlenstoff, etwa 3 % Silicium und Inhibitorelementen, wie Mangan, Schwefel, Aluminium und Stickstoff eingesetzt. In dem Verfahren wird eine kontinuierlich gegossene Bramme des Siliciumstahls verwendet. Sofern der Gehalt an Kohlenstoff und Silicium unterhalb und oberhalb der vorgenannten Werte liegt, erfolgt bei hoher Temperatur keine er-/'-Transformation. Eine kontinuierlich gegossene Bramme wird auf eine Temperatur von 13000C oder höher erhitzt, um die Inhibitorelemente in einer festen Lösung zu lösen. Anschließend wird warmgewalzt, das Band als Spule geglüht, kaltgewalzt, entkohlungsgeglüht, ein Glühseparator angewendet und absatzweise geglüht. Das absatzweise Glühen bezweckt eine sekundäre Rekristallisation und Entschwefelung und Entnitrifizierung des Siliciumstahlblechs. Eines der Merkmale des üblichen einstufigen Kaltwalzverfahrens ist, daß zwar et- y-Tx ans formation aufgrund der Zusammensetzung des AusgangsStahles erfolgt, und daß sich eine einzige «/-Phase, die für die sekundäre Rekristallisation unbedingt erforderlich ist, im Siliciumstahlblech bilden kann, das der sekundären Rekristallisation unterworfen wird. Aufgrund des Entkohlungsglühens wird der Kohlenstoffgehalt von dem Ausgangswert auf einen Wert vermindert, bei dem sich eine einzige Or-Phase bilden kann. Ein weiteres Merkmal des herkömmlichen einstufigen Kaltwalzverfahrens ist, daß die Of- ^"-Transformation eine wichtige Rolle bei der feinen Ausfällung und Dispergierung des Aluminiumnitrid-Inhibitors spielt, und bei
der Verfeinerung der Matrix des Stahlbandes vor der sekundären Rekristallisation. Das herkömmliche einstufige Kaltwalzverfahren gestattet es, ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften
in der Walzrichtung herzustellen, es hat aber folgende Nachteile:
(1) Infolge der Zusammensetzung des AusgangsStahls erfolgt die Ot- ^-Transformation bei einer Temperatur unterhalb der sekundären Rekristallisationstemperatur. Es ist deshalb erforderlich, die Zusammensetzung des Stahls vor dem absatzweisen Glühen zu ändern, so daß der Stahl eine
einzige Ctf-Phase hat.
(2) Beim Ausgangsstahl, der etwa 0,04 % Kohlenstoff und etwa 3 % Silicium enthält, wird durch Zunahme des Siliciumgehaltes der Wattverlust verbessert und die Menge an
/"-Phase vermindert. Der Kohlenstoffgehalt muß deshalb erhöht werden, um die Abnahme der Menge an /"-Phase zu kompensieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Menge an Kohlenstoff, die für die vorstehend beschriebenen Merkmale erforderlich ist, auch vorliegt. Eine gleichzeitige Zunahme des Gehalts an Kohlenstoff und
Silicium verschlechtert synergistisch die Kaltwalzbarkeit des Stahls. Deshalb soll der Siliciumgehalt nicht hoch sein.
(3) Da der Ausgangsstahl Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in derartiger Menge enthält, daß,/sie im Endprodukt verbleiben, dessen magnetische Eigenschaften ver-
werden
schlechtert'. Deshalb ist zum Abtrennen dieser Elemente
ein Reinigungsglühen erforderlich.
(4) Zur feinen Ausfällung und Dispergierung der Inhibitoren sind eine hohe Erhitzungstemperatur der kontinuierlich gegossenen Bramme und ein Glühen des warmgewalzten Bandes bei hohen Temperaturen unbedingt erforderlich.
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] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech zu entwickeln, bei dem mindestens einer der vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden und bei dem kornorientiertes Elektrostahlblech erhalten wird, dessen magnetische Eigenschaften besser sind als die beim herkömmlichen einstufigen Kaltwalzverfahren.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, bei dem eine geeignete Dispergierung der Inhibitoren unter Verwendung der α*-/•-Transformation erreicht wird. Durch Verwendung von Ausgangsstahl, der keine «- f-Transformation aufweist, wird die sekundäre Rekristallisation nach dem Warmwalzen erreicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu
.dem
entwickeln, bei/der Kohlenstoffgehalt des AusgangsStahls sehr niedrig ist aufgrund der Entkohlung des geschmolzenen Stahls und bei dem die Entkohlung des Stahls, sobald er in festem Zustand vorliegt, entweder entfällt oder vereinfacht wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem, selbst wenn der Siliciumgehalt erhöht wird, die Kaltwalzbarkeit nicht verschlechtert ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die Erhitzungstemperatur der Bramme auf eine Temperatur unter 1300*^ vermindert ist.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem das Reinigungsglühen entfällt oder vereinfacht ist.
Es wurden diejenigen Bedingungen experimentell untersucht, bei denen sekundäre Rekristallisation erfolgt, selbst wenn
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der Kohlenstoffgehalt des Ausgangsmaterials extrem niedrig ist. Versuche, bei denen 3 % Silicium enthaltende Stahlbrammen mit üblichem Kohlenstoffgehalt verwendet wurden, hatten folgendes ergeben:
Beim Entkohlen eines warmgewalzten Stahlblechs wird die sekundäre Rekristallisation erschwert gegenüber dem Entkohlen eines kaltgewalzten Stahlblechs. Gelegentlich erfolgt sekundäre Rekristallisation selbst in Fällen, bei denen die Entkohlung an einem warmgewalzten Stahlblech durchgeführt wird. JO Vor Beginn der Versuche wurde folgendes festgestellt:
(1) Kohlenstoff übt eine Eigenwirkung auf die sekundäre Rekristallisation aus;
(2) Kohlenstoff neigt zur Bildung einer /"-Phase, die ebenfalls eine Wirkung auf die sekundäre Rekristallisation ausübt.
Es wurde erkannt, daß man feststellen muß, ob (1) oder (2) die sekundäre Rekristallisation erschwert in einem Fall, bei dem ein Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird. Es wurden auch die Bedingungen der sekundären Rekristallisation in einem Fall berücksichtigt, bei dem ein Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Dabei wurde folgendes festgestellt:
(1) Eine der Bedingungen ist, daß die Kerne der sekundären Rekristallisationskörner im Stahl vorhanden sind und eine (011)/*1007 Orientierung aufweisen. Diese Bedingung ist befriedigend selbst wenn Stahl mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird.
(2) Eine weitere Bedingung ist, daß der Krümmungsradius der Keime der sekundären Rekristallisationskörner befriedigend größer ist als der Krümmungsradius der Matrixkörner.
(3) Eine weitere Bedingung ist, daß Inhibitoren im Stahl vorliegen. Die beiden letztgenannten Bedingungen sind schwierig zu erreichen, wenn Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird.
In den JP-OSen 58 332/1980 und 73 818/1980 ist beschrieben, wie die beiden vorgenannten, schwierig zu erreichenden Bedingungen dennoch erfüllt werden können, so daß eine sekundäre Rekristallisation erfolgen kann. In diesen beiden Offenlegungsschriften werden als Ausgangsmaterial Reineisenbrammen
Aluminium verwendet, denen Silicium und / einverleibt wird und bei denen der Gehalt an anderen Elementen so stark wie möglich verringert ist. Ferner werden Brammen verwendet, die in einem Stahlwerk hergestellt werden und die Verunreinigungen enthalten. Diese Brammen werden warmgewalzt. Der in den beiden japanischen Offenlegungsschriften beschriebene Stand der Technik hat den Nachteil, daß gelegentlich schlechte sekundäre Rekristallisation erfolgt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß sich die vorstehend erwähnten Nachteile vermeiden lassen und daß ein Endprodukt mit guter sekundärer Rekristallisationsorientierung und hoher magnetischer Flußdichte erhalten werden kann, wenn man die sekundäre Rekristallisation durchführt und gleichzeitig einen bestimmten Temperaturgradient parallel zur Blechoberfläche erzeugt. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man eine Stahlbramme, die nicht mehr als 0,02 % Kohlenstoff, nicht mehr als 5 % Silicium, nicht mehr als 0,015 % Schwefel, 0,01 bis 0,08 % säurelösliches Aluminium und nicht mehr als 0,01 % Stickstoff enthält, auf eine Temperatur von nicht mehr als 12700C erhitzt, warmwalzt, das warmgewalzte Blech glüht, danach einmal kaltwalzt und danach das erhaltene kaltgewalzte Blech einem primären Rekristallisationsglühen und anschließend einem Hochtemperatur-Schlußglühen unterwirft, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner
j unter einer Bedingung vervollständigt wird, bei der ein Temperaturgradient von mindestens 2°C/cm parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.
Zunächst wird die Zusammensetzung der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges beschrieben.
Bei einem Siliciumgehalt über 5 % ist es schwierig, ein warmgewalztes Blech kaltzuwalzen. Im erfindungsgemäßen Verfahren liegt der maximale Siliciumgehalt des Ausgangsstahls höher als der herkömmliche Siliciumgehalt. Im erfindungsgemäßen Verfahren hat dieser hohe Siliciumgehalt keine Verschlechterung der Kaltwalzbarkeit zur Folge, da der Kohlenstoffgehalt niedrig ist. Wenn der Siliciumgehalt 5 % übersteigt, wird die Kaltwalzbarkeit dennoch schwierig. Der Kohlenstoffgehalt beträgt höchstens 0,02 %, da bei einem höheren Kohlenstoffgehalt ein kornorientiertes Elektrostahlblech dazu neigt, schadhafte Bereiche aufzuweisen, bei denen keine sekundäre Rekristallisation erfolgt. Der Gehalt an säurelöslichem Aluminium liegt im Bereich von 0,010 bis 0,080 %. Andernfalls ist es nicht möglich sicherzustellen, daß der Anteil an AlN, der für die sekundäre Rekristallisation erforderlich ist, als Dispersionsphase ausgefällt wird, mit dem Ergebnis, daß eine hohe magnetische Flußdichte nicht erreicht werden kann. Stickstoff und säurelösliches Aluminium sind Elemente, die AlN bilden. Wenn der Stickstoffgehalt über 0,01 % liegt, werden in der Stahlbramme Fehler erzeugt, was zur Folge hat, daß die Ausbeute an warmgewalztem Blech vermindert ist.
Ein Schwefelgehalt von höchstens 0,015 % ist ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäß eingesetzten Stahls.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
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Die Figur 1 zeigt, welchen Einfluß der Schwefelgehalt eines warmgewalzten Banden auf das Ausmaß der sekundären Rekristallisation und die magnetische Flußdichte Bfl ausübt;
Figur 2 zeigt, welchen Einfluß der Temperaturgradient, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner vervollständigt wird, einen Einfluß auf die magnetische Flußdichte Bg ausübt;
die Figuren 3A bis 3E sind Makrostruktur-Fotographien von kornorientierten Elektrostahlblechen.
Aus Figur 1 ist folgendes ersichtlich:
Wenn der Schwefelgehalt eines warmgewalzten Bleches einen Wert von 0,015 % überschreitet, liegt der Prozentsatz der sekundären Rekristallisation unter 100 % und die magnetische Flußdichte B„ ist sehr niedrig, selbst wenn der Prozentsatz der sekundären Rekristallisation 100 % beträgt. Demgegenüber kann bei einem Schwefelgehalt von höchstens 0,015 %, vorzugsweise höchstens 0,002 % eine hohe magnetische Flußdichte erhalten werden.
Schwefel ist bei der Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech eines der Elemente, das MnS bildet. Diese Verbindung muß in dispergierter Form ausgefällt werden, um eine sekundäre Rekristallisation zu erreichen; vgl. JP-ASen 15 644/1965 und 25 250/1972. Erfindungsgemäß wurde jedoch festgestellt, daß im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Stahlbramme auf niedrige Temperaturen erhitzt wird,
3^ der Schwefelgehalt geringer sein soll, um die magnetische Flußdichte eines kornorientierten Elektrostahlbleches zu verbessern.
Die Figuren 3A bis 3E zeigen, welchen Einfluß der säurelösliehe Aluminiumgehalt von 0,0005 %, 0,02 %, 0,04 %, 0,06 % bzw. 0,10 % von Stahlbrammen auf die sekundäre Rekrisfellisa-
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tion ausübt, wobei das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner bei einem Temperaturgradient von 2°C/cm in der Querrichtung · von Stahlblech vervollständigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,02 %, vorzugsweise von 0,003 bis 0,005 % eingesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwefelgehalt der Stahlbramme vorzugsweise nicht mehr als 0,005 %.
Nachstehend werden die verschiedenen Stufen des erfindungsgeraäßen Verfahrens erläutert.
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Beim Erhitzen einer Stahlbramme bzw. eines Stahlstranges auf eine Temperatur von oberhalb 12700C neigen die Kristallkörner des Stahls zur Vergröberung. Dies hat zur Folge, daß die Metallstruktur des warmgewalzten Bleches, insbesondere die Textur und die Gleichmäßigkeit der Kristallkörner unbefriedigend wird. Es werden im kornorientierten Elektrostahlblech kontinuierliche Streifen in der Walzrichtung erzeugt. Wenn eine Stahlbramme bzw. ein Stahlstrang auf eine Temperatur von oberhalb 12700C erhitzt wird, erfolgt auch die Bildung von geschmolzener Schlacke und Fehlern auf der Stahlbramme. Deshalb ist im erfindungsgemäßen Verfahren die Erhitzungstemperatur der Stahlbramme höchstens 12700C. Bei einer Erhitzungstemperatur der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges auf weniger als 10500C ist die Durchsatzkraft für das kontinuierliche Warmwalzen sehr hoch und die Gestalt des warmgewalzten Bleches wird schlecht. Deshalb beträgt die Erhitzungstemperatur der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges vorzugsweise mindestens 10500C. Eine Erhitzungstemperatur von höchstens 12700C ist wirksam zur Ver-
^5 hinderung der Kornvergröberung der Stahlbramme und zur Verfeinerung und zur Erzeugung gleichmäßiger primärer Rekristallisationskörner. Dies hat zur Folge, daß sich keine
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Streifen bilden. Die Wirksamkeit dieser Erhitzungstemperatur ist besonders bemerkenswert im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner vervollständigt wird unter einer Bedingung, bei der ein Temperaturgradient von mindestens 2°C/cm parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird. Wenn die Metallstruktur, insbesondere die Textur und die Gleichmäßigkeit der Kristallkörner in Teilen von warmgewalztem und dann kaltgewalztem Band dazu neigt, im Endprodukt Streifen zu bilden, hört das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner in diesen Bereichen auf, so daß, selbst wenn der vorgenannte Temperaturgradient in diesen Bereichen erzeugt wird, die sekundären Rekristallisationskörner nicht die primären Rekristallisationskörner verbrauchen können, die an die sekundären Rekristallisationskörner über diese Bereiche angrenzen.
Nach dem Warmwalzen einer Stahlbramme bzw. eines Stahlstranges wird das Glühen so durchgeführt, daß die Metallstruktur und die Verteilung der Fällung in der Querrichtung und der Längsrichtung des warmgewalzten Bandes homogenisiert wird. Kontinuierliches Glühen eines warmgewalzten Bandes wird dem Kastenglühen vorgezogen im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit in der Querrichtung und Längsrichtung des Bandes sowie im Hinblick auf die Abbeizbarkeit des Zunders, der nach dem Glühen des warmgewalzten Bandes durch Beizen entfernt wird. Das Glühen des warmgewalzten Bandes wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 750 bis 10500C während eines kurzen Zeitraumes durchgeführt. Sofern die Glühtemperatur oberhalb 1050°C liegt, erfolgt unerwünschtes Vergröbern der Kristallkörner. Sofern sie unterhalb 7500C liegt, ist es schwierig, die Metallstruktur und die Verteilung der Fällung in der Querrichtung und Längsrichtung des warmgewalzten Bandes zu homogenisieren.
im erfindungsgemäßen Verfahren wird das warmgewalzte und anschließend geglühte Blech einmal bei einem Walzdickenver-
minderungsverhältnis von vorzugsweise 80 % kaltgewalzt. Das erhaltene kaltgewalzte Blech wird zur primären Rekristallisation geglüht, so daß später ein Glühseparator auf der Blechoberfläche angewendet werden kann und weiterhin so, daß eine Entkohlung erhalten wird, die notwendig ist, wenn der Kohlenstoffgehalt nicht weniger als 0,003 % beträgt. Zum Entkohlungsglühen kann ein Kastenglühen oder kontinuierliches Glühen angewendet werden. Das kontinuierliche Glühen ist bevorzugt, weil hierdurch die Metallstruktur homogenisiert werden kann. Die kontinuierlichen Glühbedingungen sind von herkömmlicher Art und die Glühtemperatur kann von 800 bis 9000C betragen.
Anschließend wird ein Glühseparator auf ein primär rekristal- ^5 lisationsgeglühtes Stahlblech aufgebracht und dieses Stahlblech wird sodann laminiert und dem Hochtemperaturfertigglühen unterworfen. Während des Hochtemperatur-Fertigglühens wird das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner unter einer Bedingung vervollständigt, bei der ein Teraperaturgradient von mindestens 2°C/cm parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird. Die Bedeutung dieses Temperaturgradienten ist aus Figur 2 ersichtlich.
Vier Stahlschmelzen mit 0,003 % Kohlenstoff, 3,2 % Silicium, 0,10 % Mangan, 0,003 % Schwefel, 0,0080 % Stickstoff und 0,028 bis 0,036 % säurelöslichem Aluminium werden kontinuierlich gegossen. Es werden vier Stahlstränge erhalten. Die Stahlstränge werden auf 11800C erhitzt, warmgewalzt und sodann bei einer Temperatur von 5500C aufgespult. Die erhalte-
nen 2,3 mm dicken warmgewalzten Stahlbleche werden kontinuierlich geglüht. Dabei werden sie 1,5 Minuten bei 10500C durchgewärmt. Die warmgewalzten Bleche werden einmal auf eine Dicke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt und anschließend 1 Minute in trockenem Wasserstoff bei 8500C einem primären
Rekristallisationsglühen unterworfen. Ein Glühseparator aus Magnesiumoxid wird auf die primär rekristallisationsgeglüh-
ten Bleche aufgebracht. Sodann werden die Bleche in Abschnitte zerschnitten. Die Abschnitte werden laminiert und dann in einen 1 m langen Ofen gegeben, der in drei Zonen unterteilt ist. Die laminierten Abschnitte werden bei einer Temperatursteigerungsgeschwindigkeit von 20°/Std. erhitzt. Die Temperatur der drei getrennten Zonen des Ofens wurde derartig gesteuert, daß ein Temperaturgradient von 0°C/cm, 1°C/cm, 2°C/cm, 5°C/cm bzw. 7°C/cm in einer Richtung senkrecht zur Walzrichtung erzeugt wird. Nach dem Erhitzen der !0 laminierten Abschnitte bei der vorgenannten Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit wird das Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 12000C während 10 Stunden in Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Die magnetische Flußdichte BQ der
erhaltenen Fertigprodukte ist in Figur 2 angegeben. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß bei einem Temperaturgradienten von mindestens 2°C/cm die magnetische Flußdichte Bg mehr als 1,94 Tesla beträgt. Mit zunehmendem Temperaturgradienten steigt die magnetische Flußdichte Bg an.
Obwohl die sekundäre Rekristallisation durch Erhöhung des Temperaturgradienten stabilisiert wird, nimmt die Breite der 180° magnetischen Bereiche im Hinblick auf das starke Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner zu. Dies hat zur Folge, daß der Wattverlust erhöht ist. Wenn die Unterteilung der 180° magnetischen Bereiche mittels einer bekannten mechanischen Methode oder durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl durchgeführt wird, kann ein hoher Temperaturgradientwert ausgewählt werden, um die sekundäre Rekristallisation zu stabilisieren und auf diese Weise eine hohe magnetische Flußdichte B0 zu erhalten. Wenn die vorge-
nannte Unterteilungsmethode nicht durchgeführt wird, wird der Temperaturgradient so eingestellt, daß der niedrigste Wattverlust erreicht wird. Aus diesen Gründen ist der höchste Wert für den Temperaturgradient/nicht angegeben. 35
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Die Richtung eines Stahlblechs, in welchem der Temperaturgradient parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird, kann entweder die Querrichtung oder die Längsrichtung oder eine nicht spezifizierte Mehrzahl von Richtungen sein. Sofern ein Temperaturgradient von mindestens 2°C/cm an der Grenze zwischen den primären und sekundären rekristallisierten Bereichen eines Stahlblechs erzeugt wird, kann der Temperaturgradient in einem Hochtemperatur-Schlußglühofen konstant sein oder in der Richtung des Temperaturgradienten variiert werden.
Seit kurzem ist aufgrund der Entwicklung des kontinuierlichen Gießens die Produktivität einer kontinuierlichen Gießvorrichtung verbessert, so daß sie vergleichbar ist mit der eines kontinuierlichen Warmwalzwerkes. Deshalb kann eine kontinuierliche Gießvorrichtung unmittelbar kombiniert werden mit einem kontinuierlichen Warmwalzwerk und kontinuierliche Stahlstränge können unmittelbar und ohne Verzögerung in ein kontinuierliches Warmwalzwerk gegeben werden.
Da eine hohe magnetische Flußdichte auch erhalten wird, wenn die Erhitzungstemperatur eines Stahlstranges bzw. einer Stahlbramme niedrig ist, d.h. nicht mehr als 12700C beträgt, können die nachstehend erwähnten vorteilhaften Warmwalzmethoden zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech verwendet werden. Eine dieser vorteilhaften Warmwalzmethoden besteht darin, einen Stahlstrang unmittelbar unter Ausnutzung seiner Eigenwärme warmzuwalzen und dadurch das Abkühlen des Stahlstranges zu vermeiden, was ein Wiedererhitzen des Stahlstranges erforderlich machen würde. Eine andere Warmwalzmethode besteht darin, einen Stahlstrang bzw. eine Stahlbramme in einen Ofen zu geben und dort nur in dem Ausmaß zu erhitzen, daß die Temperaturverteilung des Stahlstranges homogenisiert ist. Nachdem die Temperatur, insbesondere die Oberflächentemperatur des Stahlstranges schwach vermindert ist wird der Stahlstrang
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in einen Wärmerekuperativofen oder einen Erhitzungsofen für übliche Kohlenstoffstähle gegeben, um die Temperaturverteilung in dem Stahlstrang bzw. der Stahlbramme kurze Zeit zu homogenisieren. Anschließend wird der Stahlstrang warmgewalzt. 5
Diese Arten von Warmwalzen werden häufig durchgeführt bei üblichen Kohlenstoffstählen, sie können jedoch nicht zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech verwendet werden, da ein Hochtemperatur-Erhitzungsofen speziell für eine Stahlbramme bzw. einen Stahlstrang vorgesehen werden muß, die als Ausgangsmaterial für kornorientiertes Elektrostahlblech verwendet wird und die auf hohe Temperatur während einer langen Zeit erhitzt wird. Eine kontinuierliche Gießvorrichtung kann deshalb nicht unmittelbar mit einem kontinuierlichen Warmwalzwerk zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech kombiniert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein kornorientiertes Elektrostahlblech bei Kosten warmwalzen, die ebenso niedrig sind und mit ebenso hoher Produktivität wie bei herkömmlichen Kohlenstoffstählen.
Da der Siliciumgehalt eines kornorientierten Elektrostahlblechs hoch ist, ist die thermische Leitfähigkeit der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges niedrig. Beim Herunterkühlen
^5 einer Stahlbramme auf Raumtemperatur wird der Unterschied zwischen der Temperatur an der Oberfläche und im Inneren der Stahlbramme aufgrund der niedrigen thermischen Leitfähigkeit so groß, daß durch die erzeugten thermischen Spannungen Innenrisse gebildet werden. Da im erfindungsgemäßen Verfahren dieses Abkühlen einer Stahlbramme vermieden wird, indem man unmittelbar eine kontinuierliche Gießvorrichtung mit einem Warmwalzwerk kombiniert, läßt sich die Bildung von Innenrissen vermeiden und dementsprechend ist die Ausbeute an warmgewalztem Stahlblech sehr hoch. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die niedrige Erhitzungstemperatur von kontinuierlich gegossenen Stahlsträngen verschiedene Vorteile
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hat. Im erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur kontinuierlich gegossene Stahlstränge sondern auch durch Vorwalzen erzeugte Stahlbrammen eingesetzt werden.
Mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend beschrieben.
Die Entkohlung und die Entschwefelung von geschmolzenem Stahl wird so durchgeführt, daß der Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahls höchstens 0,02 % und der Schwefelgehalt höchstens 0,015 % beträgt. Die Entkohlung kann durch Vakuumentgasen, z.B. die RH- oder DH-Methode oder durch die Argon-Sauerstoff-Blasmethode, z.B. die AOD-Methode erreicht werden.
Legierungselemente, wie Silicium, Aluminium und Mangan, werden der Stahlschmelze zugegeben, um die Stahlchemie einzustellen. Sodann wird durch kontinuierliches Gießen ein Stahlstrang erhalten.
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Der erhaltene Stahlstrang wird bei Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur warmgewalzt. Alternativ kann der Stahlstrang abgekühlt und dann in einem Ofen auf 1050 bis 12700C erhitzt
und anschließend warmgewalzt werden. 25
Das Kaltwalzen wird entweder durch kontinuierliches Walzen oder Umkehrwalzen erreicht. Das primäre Rekristallisationsglühen wird vorzugsweise in einem kontinuierlichen Glühofen und in einer feuchten, Wasserstoff enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt. Das Hochtemperatur-Schlußglühen wird im Stahlblech mit den Teilen des Stahlbleches durchgeführt, die voneinander mittels eines Glühseparators getrennt sind. Ein Glühseparator wird auf das erhaltene primäre rekristallisierte kaltgewalzte Blech aufgetragen. Dieses Blech wird sodann fest aufgewickelt, und die Spule wird in einen Hochtemperatur-Schlußglühofen gegeben, so daß die Querrichtung der
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Spule senkrecht angeordnet ist. Außerdem werden die äußeren und inneren Randoberflächen der Spule mit wärmeisolierendem Material bedeckt, um eine Wärmeleitung in einer Richtung senkrecht zur Blechoberfläche der Spule zu verhindern. Sodann wird die Spule entweder in Aufwärtsrichtung oder Abwärtsrichtung oder von beiden Richtungen während des Hochtemperatur-Schlußglühens angewendet. Der vorstehend erwähnte Temperaturgradient wird durch aufeinanderfolgendes Entfernen des wärmeisolierenden Materials und anschließendes Freilegen der inneren und äußeren Randoberflächen der Spule innerhalb des Glühofens erzeugt. Nach Beendigung des Wachstums der sekundären Rekristallisationskörner bei einem Temperaturgradient von mindestens 2°C/cm wird ein Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 1000 bis 12500C angewendet.
Anschließend kann das kornorientierte elektromagnetische Stahlblech mit einem isolierenden Film überzogen und es kann eine Unterteilung der 180° magnetischen Bereiche durchgeführt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich stabil eine hohe magnetische Flußdichte erreichen und deshalb eignet sich das erfindungsgemäß hergestellte kornorientierte elektromagnetische Stahlblech besonders für den Kern von Transformatoren.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Geschmolzener Stahl mit 3,1 % Silicium, 0,005 % Kohlenstoff, 0,08 % Mangan, 0,033 % säurelöslichem Aluminium, 0,008 % Stickstoff und 0,005 % Schwefel wird kontinuierlich zu einem Stahlstrang gegossen. Der Stahlstrang wird auf 11800C erhitzt, auf eine Dicke von 2,3 mm warm heruntergewalzt und bei einer Temperatur von 5500C aufgespult. Die erhaltene Spule
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wird kontinuierlich geglüht. Während dieser Zeit wird sie 1,5 Minuten bei 9500C durchgewärmt. Hierauf wird das warmgewalzte Blech auf eine Stärke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt. Anschließend wird das Blech 1,5 Minuten in feuchter Wasserstoffatmosphäre bei 8500C dem primären Rekristallisationsglühen unterworfen. Danach wird ein Glühseparator auf das Stahlblech aufgetragen. Anschließend wird das Stahlblech getrocknet und in Abschnitte zerschnitten. Die Stahlabschnitte werden laminiert und sodann in einen 1 m langen, in drei Zonen unterteilten Ofen gegeben. Die Stahlabschnitte werden bei einer Temperatursteigerungsgeschwindigkeit von 20°/Std. erhitzt. Während der Temperatursteigerung wird die Temperatur der drei Zonen des Ofens in derartiger Weise gesteuert, daß der Temperaturgradient parallel zur Walzrichtung 5°C/cm in Teilen der Stahlabschnitte beträgt. Die Temperatur in diesen Teilen liegt im sekundären Rekristallisationsbereich, d.h. bei 850 bis 100O0C. Unmittelbar nach Beendigung des Wachstums der sekundären rekristallisierten Körner bei dem vorgenannten Temperaturgradienten wird ein Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 12000C während 20 Stunden in reinem Wasserstoff durchgeführt. Die erhaltene magnetische Flußdichte B8 beträgt 1,98 Tesla.
Beispiel 2 25
Geschmolzener Stahl der nachstehend in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung wird kontinuierlich zu einem Stahlstrang gegossen. Der Stahlstrang wird auf 118O0C erhitzt, auf eine Dicke von 2,3 mm warm heruntergewalzt und bei 5500C aufgespult. Sodann wird die Spule kontinuierlich geglüht. Während dieser Zeit wird sie 1,5 Minuten bei 9500C durchgewärmt. Hierauf wird das Blech auf eine Dicke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt. Anschließend wird das Blech 3 Minuten in feuchter Wasserstoffatmosphäre bei 8500C dem primären Rekristallisationsglühen unterworfen. Sodann wird ein Glühseparator auf das Blech aufgetragen, das danach getrocknet und in Ab-
schnitte zerschnitten wird. Die zerschnittenen Abschnitte werden laminiert und in einen 1 m langen/ in drei Zonen unterteilten Ofen gegeben. Die Abschnitte werden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 dem Hochteraperatur-Schlußglühen unterworfen. In Tabelle I ist die erhaltene magnetische Flußdichte Bg angegeben.
Tabelle Z
Stahl Zusammensetzung, Gew.-% Magnetische
läsl. Si Mn S _. N
Flußdichte B0 (T)
(Erfindung) 0,003 3,20 0,090 0,005 0,035 0,0080 1,99 B
/„ , · u% °»°03 3»15 0*088 0,005 0,008 0,0085 1,87 (vergleich)
(Ver°ieich) °'003 3'20 °'090 °'003 °'095 °'0080 *'84
on /„ Di , u °»050 3,20 0,090 0,005 0,033 0,0085 1,57 c\j (vergleich)
Stahl A mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hat eine hohe magnetische Plußdichte Bß. Die magnetische Flußdichte der Stähle B und C, deren Aluminiumgehalt nicht innerhalb des angegebenen Bereichs liegt und des Stahls D, dessen Kohlenstoffgehalt über dem Maximalgehalt liegt, sind niedrig.
L J
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Claims (10)

VOSSIUS- VOSSlV.fe.-iTAUCMN&^-HEUNEMANN- RAUH PATENTANWÄLTE SIEBERTSTRASSE A ■ 8OOO MÜNCHEN ββ · PHONE: (Ο88) 47 4Ο7Β CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN · TELEX 5-30 463 VOPAT O u.Z.: S 067 (Vo/kä) 1. September 1982 Case: NSC-353o-DE NIPPON STEEL CORPORATION Tokyo, Japan Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech " Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Stahlbramme mit einem Gehalt von nicht mehr als 0,02 % Kohlenstoff, nicht mehr als 5 % Silicium, nicht mehr als 0,015 % Schwefel, 0,01 bis 0,08 % säurelöslichem Aluminium und nicht mehr als 0,01 % Stickstoff auf eine Temperatur von höchstens 12700C erhitzt, warmwalzt, anschließend das warmgewalzte Band glüht, anschließend einmal kaltwalzt und sodann das erhaltene kaltgewalzte Band einem primären Rekristallisationsglühen und anschließend einem Hochtemperatur-Fertigglühen unterwirft, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner unter einer Bedingung vervollständigt wird, bei der ein Temperaturgradient von mindestens 2°C/cm parallel zur Bandoberfläche erzeugt wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das heißgewalzte Band bei einer Temperatur von 750 bis 10500C weniger als 10 Minuten geglüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Hochtemperatur-Schlußglühen in einem Stahlband durchgeführt wird, wobei Teile des Stahlbandes voneinander durch einen Glühseparator «retrennt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbramme durch kontinuierliches Gießen hergestellt worden ist und anschließend unmittelbar unter
Ausnutzung der Eigenwärme warmgewalzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbramme in einen Ofen gegeben und nur in dem
Ausmaße erhitzt wird, daß die Temperaturverteilung der Stahlbramme homogenisiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,02 % verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,005 % verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Schwefelgehalt von nicht
mehr als 0,005 % verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Schwefelgehalt von nicht
mehr als 0,002 % verwendet wird.
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1
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Warmwalzen des warmgewalzten Bandes keine oc- f -Transformation erfolgt.
L J
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