DE4311150C1 - Verfahren zur Herstellung von Warmband für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Warmband für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen, bei dem stranggegossene Brammen, die mehr als 0,005%, vorzugsweise 0,020 bis 0,100% C, 2,0 bis 4,5% Si und 0,02 bis 0,15% Mn enthalten und eine Dicke in dem Bereich von 100 bis 300 mm, vorzugsweise 165 bis 250 mm, besitzen, vor dem Warmwalzen in einer ersten Stufe auf eine mittlere Temperatur erwärmt und bei dieser Temperatur durcherwärmt, in einer zweiten Stufe auf die Warmwalztemperatur weiter aufgeheizt und bei dieser Temperatur durcherwärmt und anschließend warm vor- und auf die Warmband- Enddicke fertiggewalzt werden.

Im Zusammenhang mit der Erzeugung von kornorientierten Elektro­ blechen ist es bekannt, Brammen, vorzugsweise Stranggußbrammen, mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 100 bis 300 mm und mit einem Si-Gehalt von 2,0 bis 4,5% vor dem Warmwalzen in einer oder in zwei Stufen auf eine Temperatur in dem Bereich von etwa 1350°C bis zu max. 1450°C zu erwärmen und bei dieser Temperatur eine hinreichende Zeit lang zu halten (im folgenden kurz "durchzuerwärmen", um eine homogene Durchwärmung der Brammen sicherzustellen. Diese Maßnahme dient dem Zweck, die als Kornwachstums-Inhibitoren bekannten und als Steuerphase bei der späteren im weiteren Processing erforderlichen Hochtemperatur­ glühung (Sekundär-Rekristallisation) wirkenden Teilchen, wie z. B. Sulfide (MnS) und Nitride (AlN), vollständig in Lösung zu bringen.

Mit der Erwärmung der Brammen bis auf eine Temperatur von etwa 1400°C vor dem Warmwalzen und insbesondere aufgrund der erforderlichen Durcherwärmung der Brammen bei dieser Temperatur tritt verstärkt flüssige Schlacke auf, die von den Brammen abtropft und in dem entsprechenden Durcherwärmungs-Ofen zu Schlackenansätzen führt. Um die in diesem Zusammenhang auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden und die Außerbetriebnahme auf nur einen Ofen zu beschränken, ist aus der DE-C2 23 63 476 ein Verfahren zum Betreiben einer Stoßofenanlage bekannt, bei dem die Brammen zunächst in einem ersten Stoßofen mit Unter- und Oberbeheizung (Stufe 1) auf eine Temperatur T₁ von etwa 1340°C und anschließend in dem zweiten Stoßofen nur mit Ober­ beheizung (Stufe 2) auf eine Temperatur T₂ von etwa 1400°C aufgeheizt und bei diesen Temperaturen T₁ und T₂ eine hinrei­ chende Zeit durcherwärmt werden. Insbesondere sofern der zweite Stoßofen mit Zunder- und Schlackeentfernungseinrichtungen aus­ gerüstet ist, wird mit diesem Verfahren in vorteilhafter Weise erreicht, daß der bzw. die ersten Stoßöfen der Stufe 1 auch für die Erwärmung von Flußstahlbrammen genutzt werden können.

Um die Ausbildung von flüssiger Schlacke und von Oberflächen­ fehlern zu vermeiden, ist aus der EP-B1 0 150 909 ein zweistufiges Verfahren zur Erwärmung und Durcherwärmung von Brammen für die Erzeugung kornorientierter Elektrobleche bekannt, bei dem die Brammen in einem ersten gasbeheizten Ofen auf eine Temperatur in dem Bereich von 900°C bis 1230°C erwärmt und bei dieser Temperatur durcherwärmt werden (Stufe 1) und anschließend in einem Induktionsofen in einer inerten Gasatmosphäre weiter auf die Warmwalztemperatur aufgeheizt und bei einer Temperatur in dem Bereich von 1250°C bis 1380°C durcherwärmt werden (Stufe 2). Dabei werden die Brammen mit einer Dicke in der Größenordnung von 220 mm in der ersten Stufe etwa 90 bis 120 min lang und in der zweiten Stufe etwa 10 bis 20 min lang bei der entsprechenden Temperatur gehalten bzw. durcherwärmt. Anschließend werden die Brammen vorgewalzt und schließlich bis auf eine Warmband-Enddicke in dem Bereich von 1,4 bis 3,5 mm fertiggewalzt. Mit diesem Verfahren soll es nicht nur möglich sein, die Ausbildung von flüssiger Schlacke und von Oberflächen­ fehlern zu vermeiden, sondern auch Brüche an den Kanten des bis auf Enddicke gewalzten Warmbandes.

Um insbesondere bei der zweistufigen Erwärmung und Durcherwärmung von Stranggußbrammen einem zu starken Wachstum der Körner und damit einer daraus resultierenden unvollständigen sekundären Rekristallisation bei der späteren Hochtemperaturglühung entgegenzuwirken, ist es ferner bekannt (DE-C3 22 52 784 und DE-B2 23 16 808), zwischen der ersten und zweiten Stufe ein sogenanntes "Pre-Rolling" (Zwischenwalzen) vorzusehen. Dabei werden die Brammen gemäß der DE-C3 22 52 784 zunächst in einer ersten Stufe bis auf eine Temperatur von max. 1250°C aufgeheizt, anschließend um 5 bis 50% ihrer Dicke heruntergewalzt und schließlich in der zweiten Stufe auf eine Temperatur in dem Bereich von 1260°C bis 1400°C wieder erwärmt und bei dieser Temperatur durcherwärmt, bevor die in ihrer Dicke bereits redu­ zierten Brammen zum Abschluß bis auf die Warmband-Enddicke aus­ gewalzt werden. Bei dem aus der DE-B2 23 16 808 bekannten Ver­ fahren erfolgt die Erwärmung in der ersten Stufe bis auf eine Temperatur von max. 1300°C, bevor das Pre-Rolling der durcherwärmten Brammen mit einem auf ihre Dicke bezogenen Reduktions­ grad von 30 bis 70% durchgeführt wird. Dabei liegt die Durch­ erwärmungstemperatur in der zweiten sich daran anschließenden Stufe in jedem Fall oberhalb von 1300°C. Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stufe werden bei diesem bekannten Ver­ fahren die Stranggußbrammen mit einer Ausgangsdicke in dem Bereich von 150 bis zu 600 mm ca. 30 min lang gehalten.

Werden nun Stranggußbrammen, insbesondere Brammen für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen mit einer hohen magnetischen Induktion B₈, nach den bekannten zweistufigen Verfahren mit oder ohne Pre-Rolling bis auf die Warmwalztemperatur in der Größenordnung von 1400°C erwärmt, bei dieser Temperatur durcherwärmt und anschließend zu Warmband ausgewalzt, so treten mit ansteigenden Werten für die magnetische Induktion der daraus erzeugten Elektrobleche an den Kanten des zuvor bis auf die Warmband-Enddicke gewalzten Warmbandes verstärkt Risse auf, die eine Tiefe von 30 bis zu 50 mm und mehr besitzen können. Dabei werden die Brammen nach diesem bisher praktizierten zweistufigen Verfahren in der ersten Stufe auf eine Temperatur von etwa 1250°C erwärmt und ca. 200 bis 250 min lang bei dieser Erwärmungs­ temperatur gehalten bzw. durcherwärmt und in der zweiten Stufe auf die Warmwalztemperatur in der Größenordnung von 1400°C weiter aufgeheizt und bei dieser Temperatur ca. 80 bis 90 min lang gehalten.

Die Anwendung dieser zweistufigen Verfahrensweise mit den Halte- bzw. Liegezeiten von 200 bis 250 min in der ersten Stufe und 80 bis 90 min in der zweiten Stufe ergibt, daß solche Kanten­ risse insbesondere auch bei in Überbreite stranggegossenen Brammen auftreten, die vor dem Warmwalzen beispielsweise durch ein Brennschneiden auf das Maß der Walzbreite der nachfolgenden Warmbandstraße längsgeteilt worden sind. Bei den aus solchen Brammen gewalzten Warmbändern treten die Risse nicht nur - bezogen auf die beiden Längsseiten bzw. Kanten der Brammen - an der entsprechenden "gegossenen" Kante bzw. Naturkante, sondern insbesondere auch an der durch Brennschneiden "längsgeteilten" Kante des Warmbandes auf.

Da der durch Kantenrisse bedingte fehlerhafte Randbereich an beiden Warmbandkanten, insbesondere an der längsgeteilten Kante, vor dem sich daran anschließenden Kaltwalzen entfernt werden muß, können die auftretenden Risse aufgrund der erfor­ derlichen Nachbehandlung des Warmbandes zu einem Ausbringungs­ verlust von ca. 5 bis 10% führen. Ein besonders großer Aus­ bringungsverlust ergibt sich bei der Herstellung von Warmband aus längsgeteilten Brammen für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust und hoher magnetischer Induktion.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art unter Wahrung der aus der DE-C2 23 63 476 bekannten Vorteile einer zweistufigen Erwärmung bis auf Walztemperatur dahingehend zu verbessern, daß das Auf­ treten von Rissen an den Warmbandkanten möglichst vermieden wird.

Ein Verfahren zur Herstellung von kantenrißfreiem Warmband ist z. B. aus der DE-C2 28 51 534 bereits bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Brammen jedoch nur einstufig erwärmt und vor dem Warmwalzen bei einer Temperatur in dem Bereich von 1280°C bis 1430°C durcherwärmt, bevor sie im Anschluß daran zunächst warm vor- und schließlich bis auf die Warmband-Enddicke fertiggewalzt werden. Bei diesem Verfahren sollen die Kanten­ risse dadurch vermieden werden, daß die Querschnittsabnahme in der zweiten Hälfte des Vorwalzens während des letzten oder der beiden letzten Vorwalzstiche jeweils 5 bis 35% beträgt und die vorgewalzte Bramme in einer Hitze mit einer Einlauftemperatur von mindestens 1050°C fertiggewalzt wird.

Aus der EP-A2 0 411 356 ist ein weiteres Verfahren zur Vermeidung von Kantenrissen an warmgewalzten Bändern für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen bekannt. Dabei werden die Brammen vor dem Warmwalzen in zwei Stufen, d. h. in der ersten Stufe in einem gasbeheizten Ofen auf eine Temperatur von 900°C bis 1250°C und in der zweiten Stufe in einem elektrisch beheizten Ofen auf eine Temperatur in dem Bereich von 1300°C bis 1450°C erwärmt und durcherwärmt. Kennzeichnendes Merkmal dieses Verfahrens ist es, daß die in Überbreite stranggegosse­ nen Brammen im Anschluß an die erste Stufe mittels besonders starker Stauchwalzen auf die geforderte Walzbreite der nachfol­ genden Warmbandstraße reduziert werden. An den beiden in diesem Fall "gegossenen" und anschließend verformten bzw. gewalzten Kanten des Warmbandes werden Kantenrisse vermieden.

Im Unterschied zu dem bekannten Stand der Technik wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß die Brammen in der ersten Stufe mindestens 300 min lang bei einer Temperatur in dem Bereich von 1220°C bis 1350°C und in der zweiten Stufe nicht länger als 150 min bei einer Temperatur in dem Bereich von 1300°C bis 1450°C durcherwärmt werden.

Während die Erhöhung der aus der EP-B1 0 150 909 für die erste Stufe bekannten Haltezeit von 90 bis 120 min auf ca. 200 bis 250 min im Hinblick auf das der Erfindung zugrunde liegende Problem keine Lösung ist, werden Kantenrisse am Warmband sowohl hinsichtlich ihrer Anzahl als auch hinsichtlich ihrer Rißtiefe in überraschender Weise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine annähernde Verdoppelung der Haltezeiten, insbe­ sondere in der ersten Stufe, weitestgehend vermieden. Dabei müssen die Brammen in der ersten Stufe, ebenfalls im Unterschied zu dem aus der EP-B1 0 150 909 bekannten Verfahren, in jedem Fall auf eine höhere Temperatur in dem Bereich von 1220°C bis 1350°C erwärmt werden. Ferner muß die Liege- bzw. Haltezeit der Brammen in dieser ersten Stufe mindestens 300 min. betragen und sollte vorzugsweise in dem Bereich von 450 bis 500 min liegen. Die maximale Haltezeit wird bestimmt durch den für die Durcherwärmung der Brammen benötigten Energieverbrauch und sollte nicht mehr als 550 min betragen.

In der zweiten Stufe wird die obere Grenze der Haltezeit im wesentlichen dadurch bestimmt, daß bei der Durcherwärmung der Brammen bei der Warmwalztemperatur in der Größenordnung von 1400°C ein übermäßiges Kornwachstum vermieden wird und daher die Haltezeit nicht mehr als 150 min betragen sollte. Vorzugs­ weise liegt die Haltezeit in der zweiten Stufe in dem Bereich von 80 bis 100 min.

Kantenrisse an den Warmbändern, die aus zuvor durch Brenn­ schneiden längsgeteilten Brammen hergestellt werden, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dann weitest­ gehend vermieden werden, wenn die Brammen zwischen der ersten und zweiten Stufe mit einem Umformgrad von größer als 5%, vorzugs­ weise größer 20%, auf eine Zwischendicke warmgewalzt werden. Insgesamt kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens das Ausbringen von Warmband insbesondere in den Fällen wesentlich verbessert werden, in denen die Warmbänder zuvor aus längsgeteilten Brammen hergestellt werden und für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen mit einer hohen magnetischen Induktion bestimmt sind.

Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele wird das erfindungs­ gemäße Verfahren im einzelnen erläutert.

In der Tabelle sind insgesamt 14 nichterfindungsgemäße und erfindungsgemäße Beispiele angegeben, bei denen aus 215 mm dicken Brammen Warmbänder mit einer Enddicke von 2,3 mm hergestellt wurden. Wie insbesondere die nichterfindungsgemäßen Ver­ gleichsbeispiele 7 bis 9 sowie 13 und 14 zeigen, werden Risse an den Warmbandkanten, insbesondere Risse mit einer Tiefe von bis zu 35 mm, besonders an den längsgeteilten Kanten der Warm­ bänder festgestellt, sofern diese nach dem bisherigen Verfahren hergestellt werden. Im Vergleich dazu zeigen die erfindungsge­ mäßen Ausführungsbeispiele, daß die Tiefe der Risse, insbesondere an der längsgeteilten Kante, entscheidend verringert werden kann, wenn die Brammen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen der ersten und zweiten Stufe auf eine Zwischendicke warmgewalzt werden. Sehr gute Ergebnisse sowohl an der gegossenen bzw. Naturkante als auch vorzugsweise an der längsgeteilten Kante der Warmbänder werden dann erreicht, wenn die Brammen in der ersten Stufe 450 bis 500 min lang gehalten werden und sie unmittelbar anschließend mit einem Umformgrad von größer als 20% auf eine Zwischendicke warmgewalzt werden.

Insbesondere der Vergleich von 495 nach dem bisherigen Verfahren hergestellten Warmbändern (mit einer einfachen Liegezeit LGZ von ca. 200 bis 250 min während der ersten Stufe) mit 325 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Warmbändern (mit der erfindungsgemäßen doppelten Liegezeit LGZ von 300 bis 550 min während der ersten Stufe) zeigt die Vorteile des erfindungs­ gemäßen Verfahrens im Hinblick auf die Vermeidung von Kanten­ rissen zur Verbesserung des Ausbringungsverlustes. Wie das in Fig. 1 grafisch dargestellte Ergebnis dieses Vergleiches zeigt, können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Risse an den gegossenen Kanten der Warmbänder praktisch vollständig vermieden werden. Demgegenüber werden an den längsgeteilten Kanten der Warmbänder die bisher auftretenden Rißtiefen von ca. 30 mm auf unter 10 mm reduziert, was eine wesentliche Steigerung des Ausbringens von Warmband bei Anwendung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bedeutet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Warmband für die Erzeugung von kornorientierten Elektroblechen, bei dem stranggegossene Brammen, die mehr als 0,005%, vorzugsweise 0,020 bis 0,100% C, 2,0 bis 4,5% Si und 0,02 bis 0,15% Mn enthalten und eine Dicke in dem Bereich von 100 bis 300 mm, vorzugsweise 165 bis 250 mm, besitzen, vor dem Warmwalzen in einer ersten Stufe auf eine mittlere Temperatur erwärmt und bei dieser Temperatur durcherwärmt, in einer zweiten Stufe auf die Warmwalztemperatur weiter aufgeheizt und bei dieser Temperatur durcherwärmt und anschließend warm vor- und auf die Warmband-Enddicke fertiggewalzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Brammen in der ersten Stufe auf eine Temperatur in dem Bereich von 1220°C bis 1350°C erwärmt und bei dieser Temperatur mindestens 300 min lang, vorzugsweise 300 bis max. 550 min lang, durcherwärmt werden,
• b) die Brammen anschließend in der zweiten Stufe auf die Warm­ walztemperatur in dem Bereich von 1300°C bis 1450°C weiter aufgeheizt und bei dieser Temperatur nicht mehr als 150 min lang, vorzugsweise 70 bis 150 min lang, durcherwärmt werden und im Anschluß daran
• c) die Brammen warm vorgewalzt und bis auf eine Enddicke in dem Bereich von 1,0 bis 5 mm fertiggewalzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Stufe erwärmten und durcherwärmten Brammen vor der zweiten Stufe bei einer Temperatur von mehr als 1220°C in Dicken­ richtung mit einem Umformgrad von größer 5%, vorzugsweise größer 20%, warmgewalzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anschluß an die zweite Stufe warm vorgewalzten Brammen vor dem Fertigwalzen eine Temperatur größer 1000°C, vorzugsweise größer 1040°C, besitzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammen in der ersten Stufe bei einer Temperatur in dem Bereich von 1290°C bis 1310°C 450 bis 500 min lang durcherwärmt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brammen in der zweiten Stufe bei einer Temperatur in dem Bereich von 1350°C bis 1400°C 80 bis 100 min lang durcherwärmt werden.