DE68917393T2

DE68917393T2 - Nichtorientierter siliciumblattstrahl mit ausgezeichneten magnetischen eigenschaften.

Info

Publication number: DE68917393T2
Application number: DE68917393T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Nkk Corporati Hosoya; Masaharu Nkk Corpora Jitsukawa; Akihiko Nkk Corporat Nishimoto; Kunikazu Nkk Corporatio Tomita; Toshiaki Nkk Corporation Urabe
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2009-03-04
Also published as: WO1989008151A1; EP0357800B1; US5009726A; JPH01225723A; CA1318576C; DE68917393D1; JPH0433851B2; EP0357800A4; KR900700632A; KR920006581B1; EP0357800A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nichtorientierten Siliciumstahlblechen mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Als wichtige Faktoren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften van Elektrostahlblechen sind die Größen und Verteilungsbedingungen von AlN- und MnS-Ausfällungen in den Stählen aufgegriffen worden. Der Grund dafür ist, daß die Ausfällungen selbst zu Hindernissen für die Bewegungen der Wände magnetischer Bezirke werden und nicht nur die magnetischen Flußdichten unter einem niedrigen magnetischen Feld und die Charakteristik des Eisenverlustes verschlechtern, zusätzlich behindern sie das Kornwachstum während des Rekristallisationsglühens, und ein dadurch gegebenes unvollständiges Kornwachstum der Ferritkörner ergibt schlechte Einflüsse auf die Entwicklung der für die magnetischen Eigenschaften vorzuziehenden Rekristallisationstextur.
Es ist bekannt, daß gröbere Ausfällungen für die Bewegungen der Wände der magnetischen Bezirke während der Magnetisierung vorzuziehen sind. Auf einem solchen Hintergrund basierend ist ein Stand der Technik beschrieben worden, welcher versucht, bei den Verfahren zur Herstellung von Elektrostahlblechen die Ausfällungen und Vergröberungen von AlN oder MnS vor dem Rekristallisationsglühen zu bewirken. Zum Beispiel, die Japanische Offengelegte Patentbeschreibung 38814/74 unterbindet die Wiederauflösung von grobem AlN während eines Durchwärmens der Bramme durch Absenkung der Erwärmungstemperatur derselben; die Japanische Offengelegte Patentbeschreibung 22931/81 senkt die Mengen von S und O, die das Wachstum von feinen nichtmetallischen Einschlüssen begleiten; die Japanische Offengelegte Patentbeschreibung 8409/80 kontrolliert die Bildung von Sulfiden durch Zugabe von Ca oder REM; die ebensolchen 108318/77, 41219/79 und 123825/83 vergröbern AlN durch kurze Durchwärmung der Bramme vor dem Warmwalzen; und die ebensolche 76422/79 nutzt einen Selbstglühungseffekt durch Haspeln bei superhoher Temperatur nach dem Warmwalzen zur Vergröberung von AlN und Beschleunigung des Ferritkornwachstums.
Unter dem Gesichtspunkt der Einsparung von Energie bei dem Verfahren ist es vorteilhaft, beider Durchführung des Warmwalzens ausgehend von dem kontinuierlichen Gießen der Bramme ein direktes Warmwalzen durchzuführen. Wenn man sich auf dieses Verfahren einläßt, trifft jedoch ein Problem dahingehend auf, daß die groben Ausfällungen von AlN und MnS unzureichend sind, und zur Lösung dieses Problems wird die Bramme vor dem Warmwalzen einer kurzen Durchwärmung unterzogen.
Obwohl die Durchwärmungszeit kurz ist, kann man bei einem solchen Verfahren, bei dem die Bramme einmal in die Erhitzungs- und Durchwärmungsöfen überführt wird, keine Früchte aus der durch das direkte Warmwalzen mit sich gebrachten Energieeinsparung ziehen, und weiterhin wird in Bezug auf das Bewirken einer Ausfällung von AlN die Ausfällung, wenn die Durchwärmungszeit kurz ist, an der Innenseite und Außenseite der Bramme uneinheitlich sein.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht dieser Probleme bei dem Stand der Technik wird bei der Erfindung die Bramme ohne kurzes Durchwärmen direkt zum Warmwalzen überführt, wodurch andere als das ausgefällte AlN während dem Warmwalzen die Ausfällung von AlN verhindern, und es wird eine Verzögerungszeit zwischen dem Rohwalzen und dem Endwalzen vorgenommen, so daß die aus fallenden Kerne des AlN in den Stahl eingeführt werden, und durch eine nachfolgende Glühbehandlung eine gleichförmige und grobe AlN-Ausfällung hervorgebracht wird, wodurch es gestattet ist, für eine gleichförmiges und zufriedenstellendes Ferritkornwachstum beim Rekristallisationsglühen zu sorgen.
Das heißt, die Erfindung umfaßt ein Rohwalzen einer Bramme unmittelbar nach dem kontinunierlichen Gießen derselben auf eine Dicke von mehr als 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 10 % ohne Durchwärmen bei einem spezifierten Temperaturbereich, wobei die Bramme enthält C: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Si: 1,0 bis 4,0 Gew.-%, Mn: 0,1 bis 1,0 Gew.-%, P: nicht. mehr als 0,1 Gew.-%, S: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Al: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen; mit einem Zeitintervall von mehr als 40 Sekunden in einem Temperaturbereich, wo die Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs mehr als 900 ºC ist bis zu einem folgenden Endwalzen; Durchführen eines Endwalzens; und Haspeln bei einer Temperatur von nicht mehr als 650 ºC; Glühen des warmgewalzten Blechs mittels Durchwärmung desselben bei einer Temperatur von 800 bis 950 ºC für eine Zeitdauer, welche erfüllt, daß
exp (-0,022 T + 21,6) ≤ t ≤ exp (-0,030 T + 31,0)
wobei T: Durchwärmungstemperatur (ºC)
t: Durchwärmungszeit (min);
Durchführen eines einmaligen Kaltwalzens oder mehr, unter Dazwischenschaltung eines Zwischenglühens; und kontinuierliches Schlußglühen in einem Temperaturbereich zwischen 850 und 1.100 ºC.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt die Einflüsse einer Wartezeit nach dem Rohwalzen auf die Größen der aus fallenden Kerne von AlN während dem Warmwalzen, sowie Änderungen der Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs mit dem Zeitverlauf;
Fig. 2 zeigt in Bezug auf Stahl mit 3 % Si die Einflüsse der Durchwärmungszeit des warmgewalzten Bandes auf die mittlere Größe des AlN während dem Warmwalzen und dessen magnetische Eigenschaften; und
Fig. 3 zeigt optimale Bereiche der Durchwärmungstemperatur und der Durchwärmungszeit während dem Glühen des warmen Bandes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei der Erfindung wird das Rohwalzen durchgeführt an der Bramme unmittelbar nach dem kontinuierlichen Glühen derselben auf eine Dicke von mehr als 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 10 %, ohne kurzes Durchwärmen in einem spezifizierten Temperaturbereich, wobei die Bramme enthält C: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Si: 1,0 bis 4,0 Gew.-%, Mn: 0,1 bis 1,0 Gew.-%, P: nicht mehr als 0,1 Gew.-%, S: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Al: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, und nachfolgend wird das Endwalzen durchgeführt nachdem das spezifische Zeitintervall (hiernach als "Wartezeit" bezeichnet) vorliegt.
Die ausfallenden Kerne des AlN werden während der Wartezeit in den Stahl eingeführt, um so schnell für eine gleichförmige und grobe Ausfällung von AlN zu sorgen. Bei dem obigen Rohwalzen wird in dem Stahl eine Spannung hervorgerufen und eine verfestigte Struktur zerstört, um dadurch das Einführen der gleichförmig ausfallenden Kerne von AlN in der folgenden kurzen Wartezeit zu beschleunigen, wofür das Reduktionsverhältnis von mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 20 %, sichergestellt wird.
Wenn der rohgewalzte Strang ein zu dünnes Maß hat, schreitet das Abkühlen schnell fort mit einer unzureichenden Kernbildung des AlN während der Wartedauer und es ist schwierig, nicht nur fur eine geeignete Ausfällung zu sorgen, sondern auch die Temperatur des Endwalzens sicherzustellen. Daher sollte die Dicke des rohgewalzten Strangs 20 mm in der unteren Grenze sein, vorzugsweise 30 mm.
Während der Wartezeit bis zum Endwalzen wird nach dem Rohwalzen die Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs auf mehr als 900 ºC gehalten zum Zwecke einer Sicherstellung der Temperatur des Endwalzens und einer nützlichen Beschleunigung der Kernbildung der ausfallenden Kerne von AlN an dessen Ausfällungsnasen. Die Wartezeit wird auf mehr als 40 Sekunden bestimmt. Fig. 1 greift ein Beispiel eines Stahls mit 3 % Silicium auf (Stahl No. 4 von Tabelle 1; Temperatur bei Beendigung des Rohwalzens: 1100 ºC; und Dicke des rohgewalzten Strangs: 32 mm) und zeigt die Einflüsse der Wartezeit (Zeit von der Beendigung des Rohwalzens zum Beginn des Endwalzens) nach dem Rohwalzen auf die Größen der ausfällenden Kerne von AlN während dem Warmwalzen und Änderungen der Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs mit dem Zeitverlauf. Es ist ersichtlich, daß eine Wartezeit von mehr als 40 Sekunden, vorzugsweise 60 Sekunden, sichergestellt sein sollte. Andererseits, wenn die Wartezeit zu hoch angesetzt wird, wird die Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs niedriger als 900 ºC und das Endwalzen würde schwierig sein. In dem rohgewalzten Strang von Fig. 1 mit der Dicke von 32 mm und bei einer Endtemperatur des Rohwalzens von 1100 ºC, geht die Oberflächentemperatur des Strangs während einer Wartezeit von ungefähr 2 Minuten oder mehr nach unten auf 900 ºC. Somit sollte die Wartezeit in Abhängigkeit von der Endtemperatur des Rohwalzens und der Dicke des rohgewalzten Strangs so bestimmt sein, daß sie die Anfangstemperatur des Endwalzens nicht hinunter bis auf 900 ºC absenkt.
Die Wartezeit bezeichnet hierbei eine Zeit bis zur Anfangstemperatur des Endwalzens von der Beendigung des Rohwalzens einschließlich der normalen Laufzeit des Streifens und einer Verzögerungszeit (einer absichtlichen Wartezeit). Es wird als normalerweise notwendig angenommen, daß man die Verzögerungszeit zur Durchführung der vorliegenden Erfindung normalerweise braucht, aber wenn die Laufzeit zwischen den Walzungen die obige Wartezeit erfüllt, ist die Verzögerungszeit nicht notwendig.
Weiterhin ist es möglich, die Kanten des rohgewalzten Strangs zu erwärmen, um die dortige Tempertur während der Wartezeit auszugleichen, wodurch die Erfindung in wirksamer Weise ausgeführt werden kann.
Bei dieser Erfindung wird das Warten nach dem Rohwalzen vorgenommen zur Einführung der Ausfällungskerne des AlN, und die vollständige Ausfällung wird während des Glühens des warmgewalzten Bandes erreicht. Daher wird die Haspeltemperatur auf unter 650 ºC eingestellt, um nach dem Endwalzen in der gesamten Länge des Wickels nicht eine ungleichförmige Ausfällung von AlN hervorzurufen und nicht AlN beim Haspeln auszufällen. Wenn bei der Durchführung des Glühens des warmgewalzten Bandes Verzunderungen auf der Oberfläche des warmgewalzten Bandes vorliegen, wird ein Problem in der durch Nitrisierung bewirkten Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften bestehen. Als eine Maßnahme zur Lösung eines solchen Problems ist es nützlich, vor dem Glühen des warmgewalzten Bandes durch Beizen eine Entzunderung durchzuführen, und auch in Anbetracht der Entzunderungseigenschaft ist es vorzuziehen, das Haspeln bei einer Temperatur von nicht mehr als 650 ºC festzulegen.
Das warmgewalzte Band wird nachfolgend in den Glühofen überführt. Bei der Erfindung wird das Glühen bei einer Temperatur von 800 bis 950 ºC durchgeführt, was um die Ausfällungsnasen von AlN liegt, um das AlN zu vergröbern. Wenn die Glühtemperatur weniger als 800 ºC ist, wird das AlN nicht vollständig vergröbert, wogegen bei Überschreiten von 950 ºC die Ferritkörner durch Beschleunigung der AlN-Ausfällung in abnormer Weise anwachsen.
Die Durchwärtungszeit t in dem Glühofen ist in einem festgelegten Bereich bestimmt in Relation zu der oben festgelegten Durchwärmtemperatur T. Fig. 2 zeigt, in Bezug auf Stahl mit 3 % Si die Einflüsse der Durchwärmungszeit des warmgewalzten Bandes auf die mittlere Größe des AlN während des Warmwalzens und die magnetischen Eigenschaften nach dem Schlußglühen, und es ist der beste in Abhängigkeit von der Durchwärmungstemperatur bestehende Bereich in der Glühzeit des warmgewalzten Bandes ersichtlich. Als ein Ergebnis von Versuchen, die auch den obigen Fall einschließen, ist ersichtlich, daß die Durchwärmungszeit t (min) die folgende Bedingung in Relation zu der Durchwärmungstemperatur T (ºC) erfüllen sollte
exp (-0,022 T + 21,6) ≤ t ≤ exp (-0,030 T + 31,9).
Das heißt, für eine volle Vergröberung des AlN, worauf die vorliegende Erfindung abzielt, muß t ≥ exp (-0,022 T + 21,6) erfüllt sein. Wenn das Durchwärmen mehr als notwendig durchgeführt wird, wachsen die Ferritkörner bei einer Temperatur von höher als 900 ºC in abnormer Weise, und die magnetischen Eigenschaften werden durch Bildung einer nitridierten Schicht bei einer Temperatur von unter 900 ºC verschlechtert. Wenn die Durchwärmungszeit t (min) exp (-0,030 T + 31,9) überschreitet, treten die oben genannten Probleme auf. Gegen eine Nitrisierung ist es nützlich, vorher Verzunderungen durch Beizen zu entfernen, aber als eine praktikable zulässige Bedingung wird die obige Grenze spezifiziert.
Das dem Warmwalzen und dem Glühen unterworfene Stahlblech wird einmaligem Kaltwalzen oder mehrmaligem, mit Dazwischenschalten eines Zwischenglühens, unterzogen sowie dem abschließenden Schlußglühen innerhalb des Bereichs zwischen 850 und 1.100 ºC.
Wenn die Durchwärmungstemperatur des Schlußglühens weniger als 850 ºC ist, können der ausgezeichnete Eisenverlust und die magnetische Flußdichte nicht erhalten werden. Aber bei Überschreitung von 1.100 ºC sind solche Temperaturen nicht praktisch in Bezug auf das Durchlaufen des Wickels und die Energiekosten. Zusätzlich wächst auch bei den magnetischen Eigenschaften der Eisenverlustwert umgekehrt durch das abnorme Wachstum der Ferritkörner an.
Als nächstes soll Bezug genommen werden auf die Gründe zur Begrenzung der Stahlzusammensetzung.
Bei der Herstellung der Stahlbramme ist C auf nicht mehr als 0,005 Gew.-% eingestellt, um das Ferritkornwachstum durch Senken von C während der Wärmebehandlung des warmgewalzten Bandes sicherzustellen und eine Vergröberung von AlN über eine Abnahme der Löslichkeitsgrenze von AlN zu beeinflussen, verbunden mit einer Stabilisierung der Ferritphasen.
Si von weniger als 1,0 Gew.-% kann aufgrund einer Senkung des eigenen elektrischen Widerstands nicht den niedrigen Eisenverlust erfüllen. Auf der anderen Seite, bei Überschreiten von 4,0 Gew.-% ist das Kaltwalzen schwierig durch Verminderung der Duktilität des Stahls.
Die obere Grenze von S ist spezifiert zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften durch Abnahme der Absolutmenge an MnS. Wenn S auf unter 0,005 Gew.-% eingestellt ist, kann es auf einen in Bezug auf die schlechten Einflüsse von MnS bei dem direkten Warmwalzen vernachlässigbaren Wert gesenkt werden.
Al von weniger als 0,1 Gew.-% kann AlN nicht vollständig vergröbern und auch nicht eine feine Ausfällung von AlN verhindern. Bei Überschreitung von 2,0 Gew.-% werden die Effekte hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften nicht hervorgebracht, und es tritt ein Problem hinsichtlich Schweißbarkeit und Sprödigkeit auf.
Abhängig von der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Ausfällung und Vergröberung von AlN in dem Warmwalzprozeß und das Ferritkornwachstum in zufriedenstellender Weise sicherzustellen, wobei das direkte Warmwalzen durchgeführt wird. Daher ist es möglich, eine Herstellung von nichtorientiertem Elektrostahlblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften in ökonomischer Weise durchzuführen, wobei die Vorteile des direkten Warmwalzens vollständig genutzt werden.

BEISPIEL

Die kontinuierlich gegossenen Brammen mit den chemischen Zusammensetzungen von Tabelle 1 wurden unterzogen einem Warmwalzen - Glühen - Beizen - Kalzwalzen - kontinuierlichen Schlußglühen, und das nichtorientierte Elektrostahlblech. Die magnetischen Eigenschaften der hergestellten Elektrostahlbleche und die Charakteristiken der warmgewalzten Bleche sind in Tabelle 2 gezeigt zusammen mit den Bedingungen des Warmwalzens, Glühens und Schlußglühens. Tabelle 1 Bem.: * Vergleichsstähle Tabelle 2 Prozesse

Bemerkungen

Erf. pro.: Erfindungsgemäßes Verfahren
Vergl. Pro.: Vergleichsverfahren
A: Rohwalzreduzierung
B: Dicke des rohgewalzten Strangs
C: Verzögerungszeit
D: Anfangstemperatur des Endwalzens
E: Wärmebehandlungsbedingungen der warmgewalzten Bänder
F: Erwärmungstemperatur
G: Durchwärmungszeit
H: Mikrounterstruktur der warmgewalzten Struktur
I: Größen des AlN
J: Nitridierte Schicht
K: Glühtemperatur
L: Korndurchmesser nach dem Glühen
M: Magnetische Eigenschaften
*: Verzögerungszeit + 20 sec = Wartezeit
**: Blockgießen
Haspeltemperatur: 550 bis 640 ºC

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden auf die Herstellung von nichtorientierten Siliciumstahlblechen mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von nichtorientierten Siliciumstahlblechen mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften, enthaltend ein Rohwalzen einer Bramme unmittelbar nach dem kontinuierlichen Gießen derselben auf eine Dicke von mehr als 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 10 % ohne Aufrechterhalten der Wärme oder Wärmen auf einen spezifierten Temperaturbereich, wobei die Bramme enthält C: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Si: 1,0 bis 4,0 Gew.-%, Mn: 0,1 bis 1,0 Gew.-%, P: nicht mehr als 0,1 Gew.-%, S: nicht mehr als 0,005 Gew.-%, Al: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen; mit einem Zeitintervall von mehr als 40 Sekunden in einem Temperaturbereich, wo die Oberflächentemperatur des rohgewalzten Strangs mehr als 900 ºC ist bis zu einem folgenden Endwalzen; Durchführen eines Endwalzens; und Haspeln bei einer Temperatur von nicht mehr als 650 ºC; Glühen des warmgewalzten Blechs mittels Durchwärmung desselben bei einer Temperatur von 800 bis 950 ºC für eine Zeit, welche erfüllt, daß

exp (-0,022 T + 21,6) ≤ t ≤ exp (-0,030 T + 31,0)

wobei T: Durchwärmungstemperatur (ºC)

t: Durchwärmungszeit (min),

Durchführen eines einmaligen Kaltwalzens oder mehr als einmaligem Kaltwalzen unter Dazwischenschaltung eines Zwischenglühens; und kontinuierliches Schlußglühen in einem Temperaturbereich zwischen 850 und 1.100 ºC.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Zeitintervall zwischen dem Rohwalzen und dem Endglühen mehr als 60 Sekunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kanten des rohgewalzten Strangs während der walzfreien Zeitdauer zwischen dem Rohwalzen und dem Endwalzen erwärmt werden.