DE4001524A1 - Verfahren zur herstellung von warmgewalztem kornorientiertem siliziumstahl - Google Patents

Verfahren zur herstellung von warmgewalztem kornorientiertem siliziumstahl

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Description

Kornorientierter Siliziumstahl mit ca. 2-4,5% Silizium verlangt eine sorgfältige Bearbeitung zur Einstellung der Endkorngröße, der Orientierung und der Überzugsbedingungen, die gute und gleichmäßige Magneteigenschaften liefern.
Beim Warmwalzen von orientiertem Siliziumstahl wird eine Brammentemperatur benötigt, die die Inhibitoren auflöst, die später während des Warmwalzens ausgeschieden werden. Die US-PS 25 99 340 lehrt, daß die Brammentemperaturen charakteristisch 1260-1400°C betragen müssen, um die Korn­ wachstumsinhibitoren aufzulösen.
In der US-PS 37 64 406 wird erkannt, daß je nach dem Gieß­ verfahren ein Unterschied im Kornwachstum besteht. Strang­ gegossene Brammen haben eine übermäßige Korngröße, wenn sie wie Blöcke verarbeitet werden. Es wurde ein Vorwalzverfah­ ren gefunden, bei dem die Bramme einer Reduktion von 5-50% bei einer Temperatur unter 1250°C unterzogen wird, um das Kornwachstum während der Beendigung des Warmwalzvorgangs zu begrenzen. Die vorgewalzte Bramme wurde dann auf 1260-1400°C erwärmt, um die Inhibitoren aufzulösen und die Bramme für den letzten Warmwalzvorgang vorzubereiten.
In der US-PS 43 30 348 werden einige der Probleme erkannt, die beim Erwärmen der Bramme in einem Stoßofen auftreten. Bei der stranggegossenen Bramme wurde der Teil mit der niedrigsten Brammentemperatur (in Kontakt mit den Gleit­ schienen des Ofens) sorgfältig überwacht, um die sekundäre Rekristallisation unter Kontrolle zu halten.
In der US-PS 40 88 513 werden ein Schrittmacherofen und richtig voneinander beabstandete Brammen verlangt, um eine Einstellung hinsichtlich der Schlackenbedingungen zu er­ reichen und die Luftzirkulation unter der Bramme zu ver­ bessern. Es wurde erkannt, daß die Schlacke zu Ertragsver­ lusten und Oberflächenschäden auf der Bramme führt, wenn diese über die Gleitschienen oder den Ofenboden geschoben wird.
Bekannte Lösungen zur Kontrolle der Korngröße und Vorbe­ reitung der Bramme zum Warmwalzen befassen sich nicht mit dem inneren Oxidationsvorgang, der in einer siliziumfreien Eisenschicht resultiert und sich durch Auftreten von Strei­ fen und Oberflächenzunder auf der Bramme beim Austritt aus dem Ofen bemerkbar macht. Bei Stoßöfen ergibt sich ein schwererwiegendes Problem und eine Verschlechterung und Ungleichmäßigkeit der Magneteigenschaften im Band, das als Endprodukt erhalten wird. Die Streifen führen auch zum Bruch beim Kaltwalzen.
Es besteht somit ein Bedarf für ein Verfahren zur Beseiti­ gung der Streifen, die nach der Gasfilmbildung beobachtet, aber durch die Bedingungen im Brammenaufwärmofen hervorge­ rufen werden. Außerdem besteht ein Bedarf für ein Verfah­ ren, das an bestehende Warmwalzwerke für Siliziumstahl angepaßt werden kann und keine erheblichen Änderungen der Ausrüstung oder wesentliche Minderungen der Produktivität zur Folge hat.
Gemäß der Erfindung wird die kornorientierte Siliziumstahl­ bramme, während sie sich oberhalb der Walz-und Dispersions­ temperatur befindet, mit einem sauerstoffreichen Gas be­ handelt, das den Zustand der siliziumfreien Eisenschicht unterhalb der Oberfläche korrigiert.
Die Oberfläche der oxidierten Bramme weist einen verbes­ serten Zunderzustand auf, und der Zunder wird im ersten Gerüst des Grobwalzwerks leicht vom Zunderbrecher oder von Hochdruckwasserstrahlen entfernt. Durch den Oxidationsvor­ gang nach dem Austritt der Bramme aus dem Aufwärmofen ergibt sich ferner eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit und eine kontinuierlichere Glas-Metall-Grenzfläche, wodurch das Haftvermögen des Glasüberzugs verbessert wird, der während des letzten Hochtemperatur-Kornwachstumsglühens entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Oberflächengüte von warmgewalztem Bundmaterial, wodurch sich eine verbesserte Kaltwalzfähigkeit und Glasfilmgüte für orientiertes Siliziumstahlband ergibt. Weiterhin sollen gleichmäßigere Magneteigenschaften und ein verbessertes Aussehen erreicht werden. Dabei sollen ferner die aus dem Erwärmen der Brammen resultierenden Oberflächenprobleme durch Anwendung eines Verfahrens korrigiert werden, das mit großtechnischen Arbeitsbedingungen kompatibel ist. Ferner soll eine Lösung in bezug auf das Problem von Glasfilm­ streifen angegeben werden, wobei es nicht notwendig ist, den Brammenaufwärmofen neu zu konstruieren oder Verände­ rungen zu unterziehen.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil einer Vermin­ derung der Anlagenkosten, wenn man dem den Austausch von Herdwärmöfen durch Schrittmacheröfen entgegenhält. Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, daß das angegebene Pro­ blem außerhalb des Ofens gelöst wird, wo die Anlage leich­ ter zu installieren und zu unterhalten ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielswiese näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Sauerstoffgehalt im Blasgas und dem Entfernen der siliziumfreien Eisenschicht zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Gasgeschwindigkeit und der Entfernung der siliziumfreien Eisenschicht zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Gasbehandlungszeit und der Entfernung der siliziumfreien Eisenschicht zeigt; und
Fig. 4 eine Gefügeaufnahme der Oberflächenzustände von kornorientiertem Siliziumstahl vor dem Warmwalzen und ohne Behandlung durch den Oxi­ dationsschritt nach der Erfindung.
Kornorientierter Siliziumstahl hat charakteristisch einen Siliziumanteil von ca. 2-4,5%. Um die gewünschte Orien­ tierung und Endkorngrö8e zu erhalten, werden Elemente wie Mn, Al, Se, Sb, Cu oder andere Elemente zugesetzt zur Bil­ dung von Nitriden, Sulfiden und anderen Verbindungen, die als primäre Kornwachstumsinhibitoren beim letzten Hochtem­ peraturglühen dienen. Wenn diese Verbindungen wirksame In­ hibitoren sein sollen, muß die Verarbeitung des Stahls kri­ tisch kontrolliert werden.
Die Herstellung von kornorientiertem Siliziumstahlband verlangt, daß eine durch Stranggießen oder Auswalzen von Blöcken hergestellte Bramme warmgewalzt wird. Brammen wer­ den zum Warmwalzen normalerweise auf 1260-1400°C erwärmt, obwohl einige Verfahren darauf gerichtet sind, diese Tem­ peratur zu senken. In manchen Fällen können Brammen direkt nach dem Gießen mit nur minimalem oder ohne jedes Aufwärmen gewalzt werden, wenn es sich um eine In-Line-Anlage han­ delt. Die Erfindung richtet sich auf ein Warmwalzverfahren, bei dem die Brammen in einem Herdwärmofen oder einem Stoß­ ofen auf eine Temperatur von mehr als 1260°C erwärmt bzw. wiedererwärmt werden.
Siliziumstahlbrammen haben eine charakteristische Dicke von ca. 100-300 mm; allerdings stellt die Dicke keine Ein­ schränkung der Erfindung dar.
Die zum Auflösen der in der Bramme vorhandenen Inhibitoren erforderliche Temperatur führt zur Oxidation und zum Schmelzen der Brammenoberflächen. Die Schlackenverluste stellen nicht nur einen Produktionsverlust dar, sondern führen zur Ausbildung eines Zustands, der zu Güteproblemen insbesondere an der Brammenunterseite führt.
Die Brammenunterseite liegt auf einem feuerfesten Herd und sitzt in einem Bad schmelzflüssiger Schlacke. Dieser Zu­ stand führt dazu, daß die Bramme gegenüber der Atmosphäre in dem Brammenwärmofen abgeschlossen ist. Außerdem sammelt sich die Schlacke im Ofen an und stört den Ofenbetrieb. Die korrodierende Beschaffenheit der Schlacke greift die Feuer­ festauskleidung des Wärmofens an und beschädigt außerdem die Brammen und Ofenausrüstungsteile. Die Nachteile und Kosten sind unvermeidlich, wenn Siliziumstahl höchster magnetischer Güte erzeugt werden soll.
Das mit diesen Ofenbedingungen einhergehende Güteproblem ist die Ausbildung einer inneren siliziumfreien Eisen­ schicht, die aus der Siliziumverarmung durch innere Oxi­ dation resultiert. Diese Schicht kann zu schwerwiegenden Kaltwalzproblemen und zur Bildung einer diskontinuierlichen Fayalitschicht führen, was in einem Glasfilm geringer Güte resultiert. Mikrografische Untersuchungen dieser fehler­ haften Schicht, die üblicherweise als "Silberstreifen" bezeichnet wird, haben gezeigt, daß sie in einem Dicken­ bereich von 0,5-1,5 mm liegt. Dabei können mehrere Oxide wie etwa FeO, SiO2 und Fe2SiO4 vorhanden sein. Die Oxide sind innerhalb der Oberflächenoxidschicht und innerhalb der siliziumfreien Eisenschicht unter der Oberfläche vorhanden. Silberstreifen haben zwar die Tendenz, sich am häufigsten an der Brammenunterseite auszubilden, man findet sie aber auch an der Oberseite, wenn eine hinreichende Schlacken­ bildung vorhanden ist, wie sie z. B. in Oberflächenrissen vorliegt.
Man hat zwar die zu Silberstreifen-Fehlern führenden Variablen untersucht, die Lösungen des Problems sind jedoch bisher in konventionellen Herd- oder Stoßöfen für Brammen nicht erfolgreich gewesen. Die Erfindung akzeptiert, daß es extrem schwierig ist, die Fehler im Wärmofen zu verhindern, und schlägt eine Möglichkeit vor, die siliziumfreie innere Eisenschicht außerhalb des Ofens und vor dem Warmwalzen zu entfernen.
Die siliziumfreie Eisenschicht kann oxidiert werden, indem die warme Bramme (1260-1400°C) mit einem sauerstoffreichen Gas (mehr als 30% Sauerstoff) angeblasen wird. Die oxi­ dierte Schicht wird in einfacher Weise durch Hochdruckwas­ serstrahlen und Zunderbrecher, die bereits Bestandteil des Warmwalzwerks sind, entfernt. Um ein industriell praktikab­ les Verfahren bei kurzer verfügbarer Zeit zur Oxidation der Brammen vor dem Warmwalzen zu schaffen, enthält das oxi­ dierende Gas bevorzugt wenigstens 50% Sauerstoff. Die günstigsten Ergebnisse bei kurzen Behandlungszeiten wurden mit einem Gas erzielt, das ca. 60-70% Sauerstoff enthielt. Bei einem Sauerstoffanteil von mehr als 70% ergab sich keine weitere Verminderung von Silberstreifen bei einer Behandlungszeit von ca. 1 s. Um Oberflächenoxidprobleme an der warmen Bramme zu vermeiden, sollte der Sauerstoff im Blasgas unter 90% gehalten werden. Reiner Sauerstoff als Blasgas führte dazu, daß in die angeschmolzene Oberfläche eine große Anzahl von Oxiden eingestreut wurde, was wiede­ rum zu Oberflächenproblemen beiträgt.
Wie Fig. 1 zeigt, liegt der Prozentsatz an Sauerstoff im Blasgas, der zur Erzielung einer wesentlichen Verminderung von Silberstreifen notwendig ist, weit höher als die in der Luft vorhandenen 20%. 30% Sauerstoff stellen zwar eine erhebliche Verbesserung gegenüber Luft dar, aber der bevor­ zugte Mindestanteil ist 40% Sauerstoff im Blasgas. Die Ergebnisse stehen für die folgenden Oxidationsbedingungen: Gasgeschwindigkeit 550 m/min und Anblaszeit 2 s. Beim An­ blasen mit Luft verbleibt ein kontinuierlicher Defekt, wenn auch mit verminderter Dicke.
Fig. 2 zeigt deutlich, daß eine Gasgeschwindigkeit von mehr als 460 m/min (1500 ft/min) notwendig ist, um den Silber­ streifenanteil erheblich zu verringern. Bevorzugt wird eine Gasgeschwindigkeit von mehr als 550 m/min (1800 ft/min) angewandt, um eine gute Entfernung der siliziumfreien Ei­ senschicht zu erzielen. Die eingesetzten Blasbedingungen umfassen eine Zeit von 2 s und einen Sauerstoffanteil von 40%. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeit das Ent­ fernen von schmelzflüssiger Schlacke beeinflußt und einen höheren Sauerstoffgradienten erzeugt, der zur Oxidation der siliziumfreien Eisenschicht verfügbar ist.
Fig. 3 zeigt die weitere Verminderung von Silberstreifen mit längeren Oxidationsgasblaszeiten. Längere Blaszeiten bedeuten jedoch zusätzliche Anlagen für das Blassystem oder zum Schwingen der Bramme, wodurch die Produktionszeit ver­ längert wird. Die Bedingungen von Fig. 3 umfassen den Ein­ satz von 40% Sauerstoff und eine Gasgeschwindigkeit von 550 m/min.
Die drei untersuchten Variablen, und zwar der Sauerstoff­ anteil, die Blasgasgeschwindigkeit und die Oxidationszei­ ten, sind sämtlich für das Entfernen des Fehlers wesent­ lich. Zum Erhalt eines bevorzugten Systems mit guten groß­ technischen Möglichkeiten sollte das Blasgas wenigstens 30% Sauerstoff bei einer Behandlungszeit von wenigstens ca. 1 s und einer Gasgeschwindigkeit von mehr als 550 m/min aufweisen. Die optimalen Werte für jedes Warmbandwalzwerk hängen von den Brammenwärmofenbedingungen, den verwendeten Gasblasdüsen, Sicherheitsüberlegungen und der Anzahl der verfügbaren Durchgänge zum Anblasen der Bramme innerhalb der durch die Anlage vorgegebenen Beschränkungen und Tem­ peraturregelmöglichkeiten für die Fehlerbeseitigung sowie von den Warmwalzbedingungen ab.
Fig. 4 zeigt die Beschaffenheit der inneren siliziumfreien Eisenschicht und die Anzahl der vorhandenen Oxidphasen. Die siliziumfreie Eisenschicht ist als Zone B gekennzeichnet, während der Oberflächenoxidbereich als Zone A gekennzeich­ net ist.
FeO (Wüstit) ist die hellgraue Phase und liegt näher an der Oberfläche in größerer Menge vor. An der Oxid-Grundmetall- Grenzfläche wurde FeO nicht nachgewiesen. FeO ist in Fig. 4 mit den Ziffern 1, 2, 5, 6 und 9 bezeichnet. FeO wird in der siliziumfreien Eisenschicht und im Oberflächenoxidbe­ reich angetroffen.
SiO2 (Siliziumdioxid) ist durch die kleinen schwarzen Aus­ scheidungspartikel (11) an der Oxid-Grundmetall-Grenzfläche dargestellt. SiO2-Partikel wurden nur an der Grenzfläche beobachtet.
Fe2SiO4 (Fayalit) liegt als die mehr dunkelgrauen Phasen (3, 4, 8 und 10) vor und war durch das gesamte Gefüge vor­ handen.
Die mittelgraue Phase (7) ist ein aluminium- und chromrei­ ches Oxid. Dieses Oxid ist das Resultat des aggressiven Schlackenangriffs an einem hochaluminiumoxidhaltigen Mauer­ stein mit einem Chromoxid-Mörtelüberzug.
Die Ortsgradienten für die in Fig. 4 gezeigten Oxide unter­ stützen die Annahme, daß sich die siliziumfreie Eisen­ schicht durch einen inneren Oxidationsmechanismus ausbil­ det. Ohne daß eine theoretische Festlegung erfolgen soll, wird angenommen, daß während der Erwärmung der Bramme Eisenoxid und Siliziumoxid sich an der Oberfläche ausbil­ den. Bei ca. 1200°C beginnen Eisen-Silizium-Oxide zu schmelzen. Bei ca. 1370°C schmelzen die Eisenoxide. Bei der normalen Durchwärmtemperatur von 1400°C existiert ein schmelzflüssiges Schlackebad aus Eisen- und Siliziumoxiden, in dem auch einige feuerfeste Oxide vorhanden sind. Das Schlackebad ist an der Unterseite der Bramme am stärksten, und die Brammenoberfläche ist gegenüber der Ofenatmosphäre durch die Schlackenbildung an den Brammenrändern praktisch isoliert.
Die Umgebung innerhalb des Schlackebads fördert das Ein­ diffundieren von Sauerstoff in das Grundmetall. Da Silizium das aktivere Element in der Matrix ist, reagiert es zuerst unter Bildung von Siliziumdioxid. Weiteres Eindiffundieren von Sauerstoff führt dazu, daß das Eisen am Siliziumdioxid nahe der Siliziumdioxid-Stahl-Grenzfläche reagiert unter Bildung von Fayalit (Fe2SiO4). Bei 1400°C schmilzt das Fayalit sofort. Weiteres Eindringen von Sauerstoff erhöhte den FeO-Anteil in den Fayalit-Schmelzkratern. Während des Abkühlens bildete das FeO Dendrite innerhalb der Schmelz­ krater, was die bei Aufwärmbedingungen auftretenden Reak­ tionen bestätigt. Der Sauerstoffgradient verlief weiter in den Stahl, wobei ähnliche Reaktionen stattfanden. Die Dicke der siliziumfreien Eisenschicht nahm parabolisch über die Zeit zu.
Der Einfluß des Sauerstoffgehalts innerhalb des Ofens wurde untersucht, und es wurde gefunden, daß der Sauerstoffgehalt nur sehr geringen Einfluß auf die siliziumfreie Eisen­ schicht hat. Niedrigere Sauerstoffanteile verminderten zwar die Schlackemenge, aber die Unterseite der Bramme befand sich immer in Kontakt mit schmelzflüssiger Schlacke.
Die Ausbildung der siliziumfreien Eisenschicht steht jedoch damit in Zusammenhang, daß sich die Stahloberfläche in Kontakt mit der schmelzflüssigen Schlacke unter isolierten atmosphärischen Bedingungen befindet.
Der Schritt der Oxidierung der Bramme nach ihrem Austritt aus dem Ofen und vor der ersten Warmwalzstufe führt zu einer deutlichen Verminderung oder Beseitigung der Strei­ fen, die in dem anschließenden Isolierüberzug oder Glasfilm entstehen. Wenn das Blasgas sauerstoffreicher als Luft ist und mit einer Geschwindigkeit von mehr als 460 m/min für einen Zeitraum von wenigstens ca. 1 s aufgeblasen wird, kann die siliziumfreie Eisenschicht vor dem Warmwalzen durch Hochdruckstrahlen entfernt werden. Die Behandlungs­ bedingungen sind auf eine gute Produktivität qerichtet. Es ist ersichtlich, daß die Vorteile auch mit weniger Sauer­ stoff und geringerem Druck erzielbar sind, wenn längere Behandlungszeiten angewandt werden.
Die Oxidationsbehandlung nach der Erfindung führt zu einem Oberflächenoxid bzw. Zunder, der leichter entfernbar ist. Offenbar bildet die Grenzfläche der siliziumfreien Eisen­ schicht eine stärkere Bindung mit dem Grundmetall, was zu der Annahme geführt hat, daß die Streifen im Zunder gewalzt wurden. Die Oxidationsbehandlung dringt unter die silizium­ freie Eisenschicht unter Oxidation des Eisens, so daß eine Zunderschicht gebildet wird, die mit Hochdruckwasserstrah­ len leicht entfernbar ist.
Die Vorteile dieser Behandlung liegen in den Kaltwalz- und Entkohlungsschritten. Die Entfernung der siliziumfreien Eisenschicht vermindert einen Bruch während des Kaltwal­ zens, wodurch die Produktausbeute wesentlich erhöht wird. Während der Entkohlung wird die Bandoberfläche mit einer Schutzgasatmosphäre oxidiert, und das Silizium auf der Oberfläche bildet ein Fayalitoxid. Der Stahl wird dann mit einem Magnesiumoxidüberzug überzogen und einem letzten Hochtemperaturglühen unterworfen. Das MgO reagiert mit dem Fayalit und bildet einen glasartigen Isolierfilm während dieses Glühvorgangs, und überschüssiges MgO wirkt als Glüh­ trennmittel, um ein gegenseitiges Haften der Bleche zu verhindern.
Die Ausbildung des glasartigen Films hängt davon ab, daß die Fayalitschicht gleichmäßig und kontinuierlich ist. Bisher hat das sporadische Auftreten der siliziumfreien Eisenschicht, die an der Bandoberfläche verblieb, die Bil­ dung des erforderlichen Fayalits wegen des Siliziummangels an der Oberfläche verhindert. Das hat zu glänzenden Strei­ fen an der Bandoberfläche mit schlechter Glasbildung ge­ führt.
Die vorliegende Erfindung verhindert nicht die Ausbildung einer siliziumfreien Eisenschicht, sondern entfernt diese zusammen mit dem Zunder vor dem Warmwalzen.
Kornorientierte Siliziumstahlbrammen wurden nach dem Aus­ tritt aus dem Brammenaufwärmofen sauerstoffreicher Luft ausgesetzt. Die Brammen hatten eine Breite von ca. 95 cm (38′′) und eine Dicke von ca. 15 cm (6′′). Die Rollen des Rollgangs zwischen dem Austritt aus dem Brammenaufwärmofen und dem Zunderbrecher hatten einen Durchmesser von 36 cm (14′′) und einen Mittenabstand von 60 cm (24′′). Dies ergab 25 cm (10′′) zwischen den Rollen für Sprühstrahlen. Eine Serie Verteiler wurde an einen großvolumigen Kompressor zur Verstärkung des sauerstoffreichen Gasstroms angeschlossen.
Die Brammentemperatur betrug ca. 1400°C (2550°F). Die Gasdüsen hatten Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von 23,9 mm (0,094′′). Der Einsatz von mit 67% Sauerstoff angereicherter Luft und das Anblasen der Brammenunterseite für die Dauer von 1 s hatte das Ergebnis, daß 90% des glasüberzogenen Materials keine oder nur sehr geringfügige Silberstreifen aufwies. Ohne die Brammenoxidation vor dem Warmwalzen waren nur 40% des kornorientierten Silizium­ stahls ohne Silberstreifenfehler bzw. wiesen leichte der­ artige Fehler auf.
Selbstverständlich können verschiedene Düsen oder Strahlen eingesetzt werden, um das sauerstoffreiche Gas aufzublasen. Die einzige an die Anlagen zu stellende Forderung ist, daß sie ein Hochgeschwindigkeitsgas liefern müssen, das die Brammenoberfläche für wenigstens eine Sekunde kontinuier­ lich abdeckt. Dabei ist es zwar die Brammenunterseite, die die zu behandelnde Hauptfläche darstellt, aber es kann jeder Teil behandelt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem kornorien­ tiertem Siliziumstahl, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erwärmen einer Siliziumstahlbramme auf 1260-1400°C in einem Herdwärmofen,
Aufblasen eines sauerstoffreichen Gases mit wenigstens 30% Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 460 m/s für die Dauer von wenigstens ca. 1 s auf die Bramme nach deren Austritt aus dem Herdwärmofen,
Entfernen der Oberflächenoxide von der Bramme, und Warmwalzen der Bramme.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas wenigstens 40% Sauerstoff enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas wenigstens 50% Sauerstoff enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 550 m/s aufgeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffreiche Gas für die Dauer von ca. 1-3 s aufgeblasen wird.
6. Verfahren zum Entfernen der siliziumfreien inneren Eisenschicht, die sich beim Aufwärmen von orientierten Siliziumstahlbrammen in einem Herdwärmofen ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bramme einer oxidierenden Behandlung mit einem Gas, das wenigstens 30% Sauerstoff enthält, mit einer Geschwin­ digkeit von wenigstens 460 m/s nach dem Austritt aus dem Herdwärmofen und vor der ersten Warmwalzstufe unterzogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der oxidierenden Behandlung und vor der ersten Warmwalzstufe ein Zunderbrecher eingesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Behandlung ein Gas umfaßt, das wenig­ stens 40% Sauerstoff enthält und mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 550 m/s für die Dauer von ca. 1-3 s strömt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Behandlung ein Gas mit wenigstens 50% Sauerstoff umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bramme über dem oxidierenden Gas in Schwingbewe­ gungen versetzt wird, um eine Behandlungszeit von ca. 1-3 s zu erzielen.
11. Verfahren zum Verbessern der Oberfläche von kaltgewalz­ tem orientiertem Siliziumstahl zwecks verbesserter Haftung eines isolierenden Überzugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Erwärmen einer orientierten Siliziumstahlbramme in einem Herdwärmofen auf 1260-1400°C,
  • b) Ausführen einer oxidierenden Behandlung der Bramme nach deren Austritt aus dem Herdwärmofen mit einem Gas, das wenigstens 30% Sauerstoff enthält und mit einer Ge­ schwindigkeit von wenigstens 460 m/s strömt, für die Dauer von wenigstens 1 s,
  • c) Entfernen des während der oxidierenden Behandlung gebil­ deten Zunders,
  • d) Warmwalzen der Bramme unter Bildung eines Warmwalzban­ des,
  • e) Glühen des Warmwalzbandes,
  • f) Kaltwalzen des geglühten Bandes in einer oder mehreren Stufen,
  • g) Entkohlen des kaltgewalzten Bandes und Bilden einer kontinuierlichen Fayalitoberfläche,
  • h) Aufbringen eines Glühtrennmittels und
  • i) Durchführen eines letzten Hochtemperatur-Glühschritts zum Entwickeln der magnetischen Eigenschaften des orien­ tierten Siliziumstahls und Bilden eines kontinuierlichen glasartigen Überzugs.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der oxidierenden Behandlung ein Gas mit wenigstens 40% Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 460 m/s für die Dauer von ca. 1-3 s aufgeblasen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der oxidierenden Behandlung ein Gas mit wenigstens 50% Sauerstoff aufgeblasen wird.
14. Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Band aus orientiertem Siliziumstahl, der 2-4,5% Silizium enthält, mit verbesserten Oberflächenbedingungen zum Kaltwalzen und zur Bildung eines Glasfilms, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Bereitstellen einer orientierten Siliziumbramme mit einer Temperatur, die ausreicht, um eine sekundare Dis­ persionsphase aufzulösen, jedoch unterhalb einer Tempe­ ratur, bei der übermäßiges Kornwachstum auftritt;
  • b) Oxidieren wenigstens einer der Brammenoberflächen mit einer wenigstens 30% Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre nach dem Austritt der Bramme aus einem Brammenwärmofen und vor dem Warmwalzen;
  • c) Entfernen des durch die oxidierende Atmosphäre gebilde­ ten Zunders; und
  • d) Warmwalzen der Bramme zu Bandform.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Atmosphäre wenigstens 40% Sauerstoff enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die oxidierende Atmosphäre wenigstens 50% Sauerstoff enthält.
DE4001524A 1989-01-19 1990-01-19 Verfahren zur herstellung von warmgewalztem kornorientiertem siliziumstahl Granted DE4001524A1 (de)

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Publication Number Publication Date
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IN (1) IN171870B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008029581A1 (de) 2007-07-21 2009-01-22 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bändern aus Silizum-Stahl oder Mehrphasenstahl
US8572826B2 (en) 2010-01-14 2013-11-05 Sms Siemag Aktiengesellschaft Method and device for in-line surface treatment of slabs

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1281420B1 (it) * 1995-09-13 1998-02-18 Danieli Off Mecc Procedimento di equalizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata e forno di riscaldo
DE19621536C2 (de) * 1996-05-29 1999-06-24 Thyssenkrupp Stahl Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stahlprofilen
JP6572864B2 (ja) * 2016-10-18 2019-09-11 Jfeスチール株式会社 電磁鋼板製造用の熱延鋼板およびその製造方法
US20180202719A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-19 Griffin Open Systems, LLC System and method for dynamic process modeling, error correction and control of a reheat furnace
WO2021038108A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Sms Group Gmbh Verfahren zur wärmebehandlung eines stahlvorproduktes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2599340A (en) * 1948-10-21 1952-06-03 Armco Steel Corp Process of increasing the permeability of oriented silicon steels
US3764406A (en) * 1971-11-04 1973-10-09 Armco Steel Corp Hot working method of producing cubeon edge oriented silicon iron from cast slabs
US4088518A (en) * 1975-07-30 1978-05-09 Societe Nationale Des Poudres Et Explosifs Heat-stable molded composite explosives and production
DE2940779A1 (de) * 1978-10-18 1980-04-30 Armco Inc Verfahren zur herstellung von kornorientiertem siliciumeisen aus stranggegossenen brammen
US4330348A (en) * 1979-12-13 1982-05-18 Nippon Steel Corporation Method for heating continuously cast steel slab for production of grain-oriented silicon steel sheet having high magnetic flux density

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3393434A (en) * 1966-02-21 1968-07-23 Ungerer Irma Process and machine for breaking scale on continuously moving strip
JPS52120218A (en) * 1976-04-03 1977-10-08 Nippon Steel Corp Heating of silicon containing slab by walking beam type heating furnace
JPS5893875A (ja) * 1981-11-30 1983-06-03 Kawasaki Steel Corp 方向性珪素鋼板の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2599340A (en) * 1948-10-21 1952-06-03 Armco Steel Corp Process of increasing the permeability of oriented silicon steels
US3764406A (en) * 1971-11-04 1973-10-09 Armco Steel Corp Hot working method of producing cubeon edge oriented silicon iron from cast slabs
US4088518A (en) * 1975-07-30 1978-05-09 Societe Nationale Des Poudres Et Explosifs Heat-stable molded composite explosives and production
DE2940779A1 (de) * 1978-10-18 1980-04-30 Armco Inc Verfahren zur herstellung von kornorientiertem siliciumeisen aus stranggegossenen brammen
US4330348A (en) * 1979-12-13 1982-05-18 Nippon Steel Corporation Method for heating continuously cast steel slab for production of grain-oriented silicon steel sheet having high magnetic flux density

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: SCHRENK, H. - KÜPPERSBUSCH, H.: Untersuchungen über die Bildungsbedingungen technisch nutzbarer Oxydschichten, Stahl und Eisen, 83, 1963, Nr. 3, 31. Januar, S. 161/162 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008029581A1 (de) 2007-07-21 2009-01-22 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bändern aus Silizum-Stahl oder Mehrphasenstahl
US8572826B2 (en) 2010-01-14 2013-11-05 Sms Siemag Aktiengesellschaft Method and device for in-line surface treatment of slabs

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CA2005027A1 (en) 1990-07-19
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DE4001524C2 (de) 1993-07-08
IN171870B (de) 1993-01-30

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