-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines kornorientierten Elektrostahlblechs bzw. eines
Elektroblechs mit Goss-Textur mit hoher magnetischer Flußdichte
und sehr niedrigen Eisenverlustwerten, wobei an der Oberfläche
des Stahlblechs eine Steuerung der magnetischen
Elementarbereiche bzw. Domänen ausgeführt wird.
-
Bekannt ist ein Verfahren zur Minderung des
Eisenverlusts durch Ausführen einer künstlichen Steuerung der
magnetischen Domänen an der Oberfläche eines kornorientierten
Elektrostahlblechs mit hoher magnetischer Flußdichte in der zur
Walzrichtung im wesentlichen senkrechten Richtung. Genauer
gesagt, das obige Verfahren wird beispielsweise in
Patentblättern der ungeprüften JP-A-18 566/1980 und der ungeprüften JP-
A-73 724/1983 mit dem Titel "A Method of Irradiating a Laser
Light Beam with a Distance Kept Between the Adjacent Laser
Light Beams" (Verfahren zur Bestrahlung mit einem Laserstrahl,
wobei ein Abstand zwischen benachbarten Laserstrahlen gehalten
wird), einem Patentblatt der ungeprüften JP-A-96 036/1986 mit
dem Titel "A Method of Forming an Invading Substance With a
Distance Kept Between the Adjacent Invading Substances"
(Verfahren zur Bildung einer eindringenden Substanz, wobei ein
Abstand zwischen benachbarten eindringenden Substanzen gehalten
wird), einem Patentblatt der ungeprüften JP-A-117 218/1986 mit
dem Titel "A Method of Forming a Groove With a Distance Kept
Between the Adjacent Grooves" (Verfahren zur Bildung einer
Nut, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Nuten gehalten
wird), einem Patentblatt der JP-P-117 284/1986 mit dem Titel
"A Method of Removing Part of a Steel Matrix and Then Coating
the Removed Part of the Steel Matrix With a Film of Phosphoric
Acid Based Tension Adding Agent With a Distance Kept Between
the Adjacent Removed Parts" (Verfahren zum Entfernen eines
Teils einer Stahlmatrix und anschließendem Aufbringen einer
Schicht eines spannungserhöhenden Mittels auf
Phosphorsäurebasis auf den entfernten Teil der Stahlmatrix, wobei ein Abstand
zwischen den benachbarten entfernten Teilen gehalten wird)
sowie einem Patentblatt der ungeprüften JP-A-151 511/1987 mit
dem Titel "A Method of Irradiating a Plasma Flame With a
Distance Kept between the Adjacent Plasma Flames" (Verfahren zum
Bestrahlen mit einer Plasmaflamme, wobei ein Abstand zwischen
den benachbarten Plasmaflammen gehalten wird).
-
In der Praxis hat die Anwendung der Technologie zur
künstlichen Steuerung von magnetischen Domänen eine
beträchtliche Verringerung des Eisenverlusts von kornorientiertem
Elektrostahlblech ermöglicht.
-
Dessenungeachtet sind trotz der obenerwähnten
Eisenverlustminderung von vielen Anwendern höhere Anforderungen an
einen Eisenwerkstoff mit einer stärkeren Eisenverlustminderung
und einer geringeren Schwankung des Eisenverlusts gestellt
worden. Um diese Anforderungen befriedigend zu erfüllen, ist
es noch notwendiger geworden, einen Eisenwerkstoff mit einer
stärkeren Eisenverlustminderung zu entwickeln.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten
Elektrostahlblechs zu schaffen, das die obigen Anforderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemß Anspruch 1
gelöst.
-
Im Hinblick auf die obenerwähnten Anforderungen führten
die Erfinder Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur
Entwicklung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit den
geforderten Eigenschaften durch und stellten im Ergebnis dieser
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten fest, daß eine
außerordentlich gute Eisenverlustminderung bezüglich eines
kornorientierten Elektrostahlblechs mit hoher magnetischer Flußdichte
erzielt werden kann, indem eine Steuerung ausgeführt wird, die
es erlaubt, daß eine mittlere Korngröße jedes sekundär
rekristallisierten Korns innerhalb eines vorgegebenen Bereichs
bleibt, wobei das kornorientierte Elektrostahlblech so
behandelt wird, daß es mit einem Spannungsbeschichtungsfilm
überzogen wird und daß an dem Blech nach Beendigung der sekundären
Rekristallisation eine Steuerung der magnetischen Domänen in
der zur Walzrichtung im wesentlichen senkrechten Richtung
ausgeführt wird, wodurch die vorliegende Erfindung geschaffen
wurde.
-
Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung schafft ein
Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten
Elektrostahlblechs mit sehr guter Eisenverlustminderung, wobei in
Gegenwart einer Magnetisierungskraft von 800 A/m eine
Magnetflußdichte auf einem höheren Wert als 1,88 T gehalten wird, wobei
das Verfahren so ausgeführt wird, daß ein kalt fertiggewalztes
Stahlblech entkohlend geglüht und zu einem Bund gehaspelt
wird, wobei es mit einem Glühtrennmittel beschichtet ist,
wonach das Blech bei hoher Temperatur fertiggeglüht, dann nach
Entfernen des Trennmittels richtgeglüht und danach, vor oder
nach Beendigung des Richtglühens, mit einem
Spannungsbeschichtungsfilm überzogen wird, um eine Spannungsstärke pro
Querschnittsflächeneinheit des Stahlblechs auf einem höheren Wert
als 0,7 kg/mm² halten zu können, und wobei ferner vor oder
nach Beendigung der Spannungsbeschichtung oder des
Richtglühens eine künstliche Steuerung der magnetischen Domänen für
die Oberfläche des Stahlblechs ausgeführt wird, wobei das
Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß eine mittlere Korngröße
jedes sekundär rekristallisierten Korns in der Walzoberfläche
so geregelt wird, daß sie innerhalb des Bereichs von 11 bis 50
mm bleibt, wobei die Bestandteile des Eisenwerkstoffs für das
Stahlblech und die Bedingungen für die Behandlung des
Stahlblechs auf geeignete Weise kontrolliert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigen:
-
Fig. 1 eine Beziehung zwischen einer magnetischen
Flußdichte B&sub8;, einer mittleren Korngröße jedes sekundär
rekristallisierten Korns und einem Eisenverlust W 15/50 nach dem
Fertigglühen von Stahlblechen bei hoher Temperatur, wobei die
Bleche in flachem Zustand gehalten wurden, die mit einem
Spannungsbeschichtungsfilm überzogene Oberfläche jedes
kornorientierten Elektrostahlblechs dann mit einem Laserstrahl
bestrahlt wurde und danach für das kornorientierte
Elektrostahlblech eine Steuerung der magnetischen Domänen ausgeführt
wurde;
-
Fig. 2 eine Beziehung zwischen einer magnetischen
Flußdichte B&sub8; und einer mittleren Korngröße jedes sekundär
rekristallisierten Korns bezüglich kornorientierter
Elektrostahlbleche, für deren Herstellung die Stahlbleche in gebogenem
Zustand gehalten und bei hoher Temperatur fertiggeglüht, nach
beendetem Fertigglühen richtgeglüht und dann jeweils mit einem
Spannungsbeschichtungsfilm überzogen wurden und ferner durch
Bestrahlen der Oberfläche jedes der Stahlbleche mit
Laserstrahl eine Steuerung der magnetischen Domänen ausgeführt
wurde;
-
Fig. 3 eine Beziehung zwischen einem Reduktionsgrad für
ein Kaltfertigwalzen, einem Magnetfluß B&sub8; und einer mittleren
Korngröße jedes sekundär rekristallisierten Korns bezüglich
der jeweiligen kornorientierten Elektrostahlbleche nach dem
Fertigglühen der Stahlbleche bei hoher Temperatur, wobei die
Bleche in flachem Zustand gehalten wurden.
-
Die beste Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist
praktisch auf der Grundlage von Ergebnissen erkannt worden,
die aus den folgenden Experimenten (I) bis (III) abgeleitet
wurden.
(Experiment I)
-
Stahlbleche mit einem Si-Gehalt von jeweils 3,2% und
mit einem oder mehreren Bestandteilen, die aus einer
Materialgruppe ausgewählt waren, d. h. unter MnS, MnSe, Cuxs, Sn und
Sb, die neben AlN als Inhibitoren für die Bleche verwendet
werden, wurden auf eine Dicke von 0,17 mm kalt fertiggewalzt,
anschließend entkohlend geglüht und dann mit einem
Glühtrennmittel beschichtet. Dann wurden die Bleche bei hoher
Temperatur fertiggeglüht, wobei sie in flachem Zustand gehalten
wurden, und nach beendetem Fertigglühen wurde das Trennmittel von
jedem der Stahlbleche entfernt, wodurch verschiedene Arten
kornorientierter Elektrostahlbleche hergestellt wurden. Danach
wurde jedes der entstandenen kornorientierten
Elektrostahlbleche mit einem Spannungsbeschichtungsfilm überzogen, um eine
Spannungsstärke pro Querschnittsflächeneinheit jedes
kornorientierten Elektrostahlblechs auf einem Wert von 1,0 kg/mm²
halten zu können. Anschließend wurde die Oberfläche jedes
kornorientierten Elektrostahlblechs in Richtung senkrecht zur
Walzrichtung mit einem Impulslaserstrahl bei einer
Energiedichte von 2,0 J/cm², einer Bestrahlungsbreite von 0,25 mm
und einem Bestrahlungsabstand von 5 mm bestrahlt. Nach
beendeter Bestrahlung wurden eine magnetische Flußdichte B&sub8;
(magnetische Flußdichte in Gegenwart einer Magnetisierungskraft von
800 A/M) und ein Eisenverlust W 15/50 bezüglich der jeweiligen
kornorientierten Elektrostahlbleche gemessen. Außerdem wurde
bei entferntem Oberflächenfilm unter Anwendung eines
Liniensegmentverfahrens bezüglich der drei Richtungen, d. h. der
Walzrichtung, der Richtung von 45 Grad zur Walzrichtung und
der Richtung senkrecht zur Walzrichtung, eine Korngröße jedes
sekundär rekristallisierten Korns in der Walzoberfläche
gemessen, wodurch eine mittlere Korngröße bezüglich der
entsprechenden kornorientierten Elektrostahlbleche bestimmt wurde (zu
beachten ist, daß unter Anwendung des obenerwähnten Verfahrens
eine für die Ausführung der vorliegenden Erfindung bestimmte
mittlere Korngröße bezüglich aller kornorientierten
Elektrostahlbleche gemessen wurde). Eine Beziehung zwischen der mitt
leren Korngröße, der magnetischen Flußdichte B&sub8; und dem
Eisenverlust W 15/50 ist in Fig. 1 dargestellt.
-
In Fig. 1 bezeichnet die Abszisse eine mittlere
Korngröße, und die Ordinate bezeichnet eine magnetische Flußdichte
B&sub8;. In der Zeichnung bezeichnen vier Markierungen (d. h. ein
Doppelkreis, ein einfacher Kreis, ein Dreieck und ein
X-förmiges Zeichen) jeweils einen Eisenverlust W 15/50.
-
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, hat sich gezeigt, daß eine
hervorragende Eisenverlustminderung erzielt werden kann, wenn
die mittlere Korngröße größer als 11 mm ist und die
magnetische Flußdichte B&sub8; auf einem höheren Wert als 1,88 T gehalten
wird.
(Experiment II)
-
Stahlbleche wurden bis zu dem Schritt, in dem ein
Glühtrennmittel aufgebracht wird, nach dem gleichen Verfahren
wie im Experiment I behandelt. Danach wurden diese Bleche bei
hoher Temperatur fertiggeglüht, wobei sie in Walzrichtung mit
einem Krümmungsradius von 400 mm gebogen wurden, und dann
wurde das Trennmittel entfernt. Dann wurden die Bleche
richtgeglüht nach beendetem Richtglühen mit einem
Spannungsbeschichtungsfilm überzogen, und dann wurde die Oberfläche jedes
der Stahlbleche unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie im
Experiment I mit einem Laserstrahl bestrahlt. Anschließend
wurden eine magnetische Flußdichte B&sub8; und eine mittlere
Korngröße jedes sekundär rekristallisierten Korns bezüglich der
entsprechenden Stahlbleche gemessen. Eine Beziehung zwischen
der magnetischen Flußdichte B&sub8; und der mittleren Korngröße ist
in Fig. 2 dargestellt.
-
In Fig. 2 bezeichnet die Abszisse eine mittlere
Korngröße, und die Ordinate bezeichnet eine magnetische Flußdichte
B&sub8;.
-
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wo die Stahlbleche in dem
gebogenen Zustand gehalten und dabei fertiggeglüht wurden, ist
deutlich zu erkennen, daß eine Neigung zur Verschlechterung
der magnetischen Flußdichte B&sub8; besteht, wenn die mittlere
Korngröße zu stark vergrößert wird. Außerdem stellt man fest,
daß sich die magnetische Flußdichte B&sub8; erheblich
verschlechtert, wenn die mittlere Korngröße 50 mm übersteigt. In diesem
Zusammenhang ist nach Fig. 1 zu vermuten, daß sich bei einer
Zunahme der mittleren Korngröße über 50 mm die magnetische
Flußdichte B&sub8; verschlechtert, was zu einer entsprechenden
Verschlechterung des Eisenverlusts führt.
-
Zu beachten ist, daß die Stahlbleche jeweils geglüht
wurden, während ihre einander gegenüberliegenden Flächen in
vertikaler Richtung orientiert waren und normalerweise in
gehaspeltem Zustand in Form eines Bundes gehalten wurden, da das
Fertigglühen eine lange Zeit dauerte, in der die Bleche auf
einer hohen Temperatur gehalten wurden. Ein längs des inneren
Umfangs jedes Bundes gemessener Krümmungsradius war während
des Fertigglühens bei hoher Temperatur kleiner als etwa 400
mm. Der Grund dafür ist, daß bei einem größeren
Krümmungsradius eine Vergrößerung der Anlage unvermeidlich ist, was zu
unvorteilhaft hohen Kosten für die Herstellung
kornorientierter Elektrostahlbleche führt.
-
Anhand der Ergebnisse der Experimente I und II ist
festgestellt worden, daß eine sehr gute Eisenverlustminderung
erzielt werden kann, indem bezüglich der entsprechenden
kornorientierten Elektrostahlbleche mit jeweils hoher magnetischer
Flußdichte, die durch Fertigglühen bei hoher Temperatur unter
Anwendung des herkömmlichen Verfahrens, wobei sie in
gehaspeltem Zustand in Form eines Bundes gehalten werden, Überziehen
mit einem spannungsbeschichtungsfilm und anschließende
Behandlung unter Steuerung der magnetischen Domänen in der zur
Walzrichtung im wesentlichen senkrechten Richtung nach Beendigung
der sekundären Rekristallisation hergestellt werden, eine
mittlere Korngröße jedes sekundär rekristallisierten Korns so
geregelt wird, daß sie innerhalb eines Bereichs von 11 bis 50
mm bleibt.
(Experiment III)
-
Siliziumstahlbrammen mit einem Gehalt von jeweils
0,065% C, 3,0 % Si, 0,075% Mn, 0,025% S, 0,0260%
säurelöslichem Aluminium, 0,0085% N sowie einem Rest von unvermeidlich
enthaltenen Elementen wurden 120 Minuten auf eine Temperatur
von 1350ºC erhitzt und dann auf eine Dicke von 1,1 bis 5,0 mm
warmgewalzt. Die warmgewalzten Stahlbleche wurden 2 Minuten
bei einer Temperatur von 1120ºC geglüht und dann mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit von 30ºC/s auf 300ºC abgekühlt. Danach
wurden sie auf eine Dicke von 0,285 mm kaltgewalzt, 3 Minuten
in einer feuchten Atmosphäre mit einem Gehalt von 75% H&sub2; und
25% N&sub2; bei einer Temperatur von 850ºC entkohlend geglüht, mit
einem Glühtrennmittel beschichtet, das ein Magnesiumoxid als
Hauptbestandteil enthielt, und dann bei hoher Temperatur
fertiggeglüht, wobei sie in flachem Zustand gehalten wurden. Das
Fertigglühen bei hoher Temperatur wurde so ausgeführt, daß die
Atmosphäre mit einem Gehalt von 75% H&sub2; und 25% N&sub2; während der
Erhöhung der Arbeitstemperatur aufrechterhalten wurde, die
Arbeitstemperatur mit einer Anstiegsgeschwindigkeit von 15ºC/h
auf 1200ºC erhöht wurde und die kaltgewalzten Stahlbleche dann
20 Stunden bei einer Temperatur von 1200ºC in einer Wasser
stoffatmosphäre geglüht wurden. Danach wurden bezüglich der
entsprechenden kornorientierten Elektrostahlblechprodukte eine
magnetische Flußdichte B&sub8; und eine mittlere Korngröße jedes
sekundär rekristallisierten Korns gemessen. Eine Beziehung
zwischen einem Reduktionsgrad beim Kaltwalzen, der
magnetischen Flußdichte B&sub8; und der mittleren Korngröße ist in Fig. 3
dargestellt.
-
In Fig. 3 bezeichnet die Abszisse einen Reduktionsgrad
beim Kaltwalzen, und die Ordinate bezeichnet eine magnetische
Flußdichte und eine mittlere Korngröße.
-
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann man kornorientierte
Elektrostahlbleche mit jeweils hervorragenden Eigenschaften
erhalten, derart daß der Reduktionsgrad beim Kaltwalzen
innerhalb von 83 bis 93% bleibt, die mittlere Korngröße zwischen 11
und 50 mm liegt und die magnetische Flußdichte auf einem
höheren Wert als 1,88 T gehalten wird.
-
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, können die
kornorientierten Elektrostahlbleche mit hoher magnetischer
Flußdichte und sehr niedrigen Eisenverlustwerten
erfindungsgemäß gewonnen werden, indem die entsprechenden kornorientierten
Elektrostahlbleche (die z. B. aus Experiment III abgeleitet
werden) mit hervorragenden Eigenschaften, wie z. B. einer
mittleren Korngröße im Bereich von 11 bis 50 mm und einer
magnetischen Flußdichte von mehr als 1,88 T, mit einem
Spannungsbeschichtungsfilm überzieht, der eine Spannungsstärke von
mehr als 0,7 kg/mm² sicherstellt, und die Oberfläche jedes der
kornorientierten Elektrostahlbleche unter künstlicher
Steuerung der magnetischen Domänen behandelt.
-
Als nächstes wird eine chemische Zusammensetzung jedes
kornorientierten Elektrostahlblechs beschrieben und dargelegt,
weshalb dafür die vorstehende Zusammensetzung festgesetzt ist.
-
Der Kohlenstoffgehalt ist vorzugsweise niedriger als
0,12%, da es bei einem höheren Gehalt als 0,12% schwierig
wird, bei einem zum Zweck der Entkohlung auszuführenden
Glühvorgang die Entkohlung zu bewerkstelligen. Ferner liegt der
Siliziumgehalt vorzugsweise zwischen 2,5 und 4,5%, da bei
einem niedrigeren Gehalt als 2,5% jedes kornorientierte
Elektrostahlblech keine sehr gute Eisenverlustminderung aufweist.
Bei einem höheren Gehalt als 4,5% verschlechtert sich die
Umformbarkeit. Der Mangangehalt liegt vorzugsweise im Bereich
von 0,030 bis 0,200%, da sich bei einem niedrigeren Gehalt als
0,030% die Umformbarkeit verschlechtert. Übersteigt der Gehalt
0,200%, dann weisen die kornorientierten Elektrostahlbleche
keine sehr gute Eisenverlustminderung auf. Der Gesamtgehalt an
Schwefel oder Selen oder beiden liegt vorzugsweise innerhalb
eines Bereichs von 0,01 bis 0,06%, da bei einem niedrigeren
Gehalt als 0,01% oder einem höheren Gehalt als 0,06% die
kornorientierten Elektrostahlbleche keine sehr gute
Eisenverlustminderung aufweisen. Der Gehalt an säurelöslichem
Aluminium liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,010 bis
0,050%, da bei einem niedrigeren Gehalt als 0,010% die
kornorientierten Elektrostahlbleche keine hervorragende
magnetische Flußdichte aufweisen. Bei einem höheren Gehalt als 0,050%
verläuft die sekundäre Rekristallisation fehlerhaft. Der
Stickstoffgehalt liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs
von 0,0030 bis 0,0100%, da bei einem niedrigeren Gehalt als
0,0030% die sekundäre Rekristallisation fehlerhaft verläuft.
Bei einem höheren Gehalt als 0,0100% treten an der Oberfläche
der kornorientierten Elektrostahlbleche Fehler in Form von
Gasblasen auf.
-
Es hat sich gezeigt, daß das kornorientierte
Elektrostahlblech keine hervorragende magnetische Eigenschaft
aufweist, wenn es nicht nach Beendigung des Warmwalzens bis zur
Ausführung eines Kaltfertigwalzens mindestens einmal bei einer
Temperatur von 1050 bis 1200ºC geglüht und dann schnell
abgekühlt wird.
-
Die Stärke der Spannung pro Querschnittsflächeneinheit
jedes kornorientierten Elektrostahlblechs, die in Gegenwart
eines Oberflächenfilms (einschließlich Forsterit) auftritt,
sollte auf einem höheren Wert als 0,7 kg/mm² gehalten werden,
da bei einem niedrigeren Wert als 0,7 kg/mm² die
kornorientierten Elektrostahlbleche keine sehr gute
Eisenverlustminderung aufweisen. Wenn die magnetische Flußdichte höher als 1,88
T wird, wobei der Betrag der Magnetisierungskraft auf einem
Wert von 800 A/m gehalten wird, dann weisen die
kornorientierten Elektrostahlbleche eine sehr gute Eisenverlustminderung
auf. Wird die magnetische Flußdichte niedriger als 1,88 T,
dann weisen die kornorientierten Elektrostahlbleche keine sehr
gute Eisenverlustminderung auf.
-
Es hat sich gezeigt, daß jedes kornorientierte
Elektrostahlblech eine sehr gute Eisenverlustminderung aufweist, wenn
es unter solchen Bedingungen hergestellt wird, daß die
mittlere Korngröße jedes sekundär rekristallisierten Korns
innerhalb eines Bereichs von 11 bis 50 mm bleibt, die Oberfläche
jedes kornorientierten Elektrostahlblechs mit einem Film
überzogen wird, der sicherstellt, daß die Spannungsstärke pro
Querschnittsflächeneinheit des Blechs auf einem höheren Wert
als 0,7 kg/mm² gehalten wird, die magnetische Flußdichte auf
einem höheren Wert als 1,88 T gehalten wird, während der
Betrag der Magnetisierungskraft auf einem Wert von 800 A/m
gehalten wird, und für die Oberfläche jedes kornorientierten
Elektrostahlblechs in der zur Walzrichtung im wesentlichen
senkrechten Richtung eine künstliche Steuerung der
magnetischen Domänen ausgeführt wird.
-
Es wird in Betracht gezogen, daß bei der Ausführung
einer Steuerung der magnetischen Domänen für das
erfindungsgemäße kornorientierte Elektrostahlblech der
Verschlechterungsfaktor des Eisenverlusts bei einer geringeren Korngröße als 11
mm ein Ausbildungsmuster der magnetischen Domänen
beeinträchtigt, in dem die Feinkorngrenze zur Minimierung des
Eisenverlusts dient. Ferner wird in Betracht gezogen, daß beim
Hochtemperatur-Fertigglühen von Stahlblechen, wobei diese in
gebogenem Zustand gehalten werden (auf der Basis von
Industrieprodukten), eine Abweichung der Walzoberfläche von der Goss-
Orientierung oder eine ähnliche Funktionsstörung, die auf das
nach beendetem Hochtemperaturglühen ausgeführte Richtglühen
zurückzuführen ist, bei einer mittleren Korngröße von mehr als
50 mm eine unerwünschte Verringerung der magnetischen
Flußdichte zur Folge hat.
-
Es ist festgestellt worden, daß kornorientierte
Elektrostahlbleche mit hervorragenden Eigenschaften, derart daß
die magnetische Flußdichte B&sub8; auf einem höheren Wert als 1,88
T gehalten wird und die magnetische Flußdichte jedes sekundär
rekristallisierten Korns innerhalb eines Bereichs von 11 bis
50 mm bleibt, wobei AlN als Hauptinhibitor für die Bleche
eingesetzt wird, unter solchen Bedingungen hergestellt werden
können, daß sie nach beendetem Warmwalzen bis zur Ausführung
eines Kaltfertigwalzens mindestens einmal bei einer Temperatur
von 1050 bis 1200ºC geglüht werden, nach beendetem Glühen
schnell abgekühlt und dann mit einem Reduktionsgrad von 83 bis
92% kalt fertiggewalzt werden.
Ausführungsbeispiel 1
-
Siliziumstahlbrammen mit einem Gehalt von jeweils
0,080% C, 3,2% Si, 0,075% Mn, 0,0250% säurelöslichem Aluminium
und 0,0085% N, die ferner ein oder zwei aus einer Gruppe
ausgewählte Elemente enthielten, d. h. 0,025% oder 0,015% S,
0,020% Se, 0,12% Sn, 0,07% Cu und 0,020% Sb, wurden 120
Minuten auf eine Temperatur von 1350ºC erhitzt und warmgewalzt, so
daß sie warmgewalzte Bleche mit einer Dicke von 0,9 bis 4,4 mm
lieferten.
-
Die warmgewalzten Bleche wurden bei verschiedener
Temperatur innerhalb eines Bereichs von 1000 bis 1200ºC geglüht
und dann mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 35ºC/s auf
300ºC abgekühlt. Danach wurden sie nach einem später zu
beschreibenden Herstellungsverfahren I oder II kalt
fertiggewalzt. Genauer gesagt, im Falle des Herstellungsverfahrens I
wurden die warmgewalzten Bleche unmittelbar nach beendetem
Glühen kalt fertiggewalzt.
-
Andererseits wurden die warmgewalzten Bleche im Falle
des Herstellungsverfahrens II nach dem Glühen jeweils einem
Zwischenkaltwalzen auf eine vorgegebene Dicke unterworfen,
dann wurden sie 100 Sekunden bei einer Temperatur von 1000ºC
geglüht, und danach wurden sie mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit von 25ºC/s auf 300ºC abgekühlt. Anschließend wurden
sie kalt fertiggewalzt.
-
Nach beendetem Kaltfertigwalzen wurden die
warmgewalzten Bleche 3 Minuten in einer feuchten Atmosphäre mit 75% H&sub2;
und 25% N&sub2; bei einer Temperatur von 850ºC entkohlend geglüht,
dann wurden sie mit einem Glühtrennmittel mit einem
Magnesiumoxid als Hauptbestandteil beschichtet, und danach wurden sie
jeweils zu einem Bund mit einem Krümmungsradius von etwa 400
mm gehaspelt und so bei hoher Temperatur fertiggeglüht. Beim
Hochtemperatur-Fertigglühen der Bleche wurde die Atmosphäre
mit 75% H&sub2; und 25% N&sub2; während der Erhöhung der
Arbeitstemperatur aufrechterhalten, und die Bleche wurden mit
einer Anstiegsgeschwindigkeit von 15ºC/h auf eine Temperatur
von 1200ºC erhitzt und dann 20 Stunden bei einer Temperatur
von 1200ºC in einer Wasserstoffatmosphäre geglüht. Danach
wurde das Glühtrennmittel entfernt, und dann wurden eine
Behandlung zum Steuern der magnetischen Domänen, eine Glühung
und andere Operationen gemäß einem von vier nachstehend
beschriebenen Verfahren ausgeführt, d. h. einem Verfahren A,
einem Verfahren B, einem Verfahren C und einem Verfahren D.
-
Bei Anwendung des Verfahrens A wurde die
Spannungsbeschichtungsoperation für die entsprechenden Stahlbleche so
ausgeführt, daß eine Spannungsstärke pro
Querschnittsflächeneinheit auf 1,0 kg/mm² eingestellt wurde. Dann wurden die
Bleche 30 Sekunden lang einem Richtglühen bei einer Temperatur
von 850ºC unterworfen, wobei zusätzlich das Ausheizen des
Spannungsbeschichtungsfilms berücksichtigt wurde. Anschließend
wurde die Oberfläche jedes Stahlblechs in Richtung senkrecht
zur Walzrichtung mit einem Impulslaserstrahl bei einer
Energiedichte von 2,0 J/cm², einer Bestrahlungsbreite von 0,25 mm
und einem Bestrahlungsabstand von 5 mm bestrahlt.
-
Bei Anwendung des Verfahrens B wurde jedes Stahlblech
nach der Behandlung gemäß dem Verfahren A mit Antimonpulver
beschichtet. Danach wurde es 2 Stunden bei einer Temperatur
von 800ºC geglüht.
-
Bei Anwendung des Verfahrens C wurde die Oberfläche
jedes Stahlblechs in Richtung senkrecht zur Walzrichtung mit
einem Impulslaserstrahl bei einer Energiedichte von 3,0 J/cm²,
einer Bestrahlungsbreite von 0,2 mm und einem
Bestrahlungsabstand von 5 mm bestrahlt, um die Forsterit-Schicht teilweise
von der Oberfläche jedes Stahlblechs zu entfernen. Dann wurde
das Stahlblech 20 Sekunden lang in eine Salpetersäurelösung
mit einer Konzentration von 61% getaucht. Anschließend wurde
eine Spannungsbeschichtung für das Stahlblech durchgeführt, so
daß eine Spannungsstärke pro Querschnittsflächeneinheit des
Stahlblechs auf einem Wert von 1,0 kg/mm² gehalten wurde.
Danach wurde das Stahlblech 30 Sekunden lang einem Richtglühen
bei einer Temperatur von 850ºC unterworfen, wobei zusätzlich
das Ausheizen bzw.Trocknen des Spannungsbeschichtungsfilms
berücksichtigt wurde.
-
Schließlich wurde bei Anwendung des Verfahrens D mit
Hilfe einer zahnradförmigen Walze mit einer Zahnteilung von 8
mm, einem Krümmungsradius an jeder Zahnspitze von 100 µm,
wobei jeder Zahn als Schneide dient, die in einem Winkel von 75
Grad zur Walzrichtung verläuft, unter einer Last von 180
kg/mm² in jedem Stahlblech eine Deformation erzeugt. Dann
wurde eine Spannungsbeschichtungsoperation ausgeführt, derart
daß eine Spannungsstärke pro Querschnittsflächeneinheit jedes
Stahlblechs auf einem Wert von 1,0 kg/mm² gehalten wurde.
Danach wurde das Stahlblech 30 Sekunden lang einem Richtglühen
bei einer Temperatur von 850ºC unterworfen.
-
Nach der Behandlung des Stahlblechs unter Anwendung des
Verfahrens A, des Verfahrens B, des Verfahrens C und des
Verfahrens D wurden die magnetische Flußdichte B&sub8; und der
Eisenverlust gemessen. Anschließend wurde die Oberflächenschicht
von dem Stahlblech entfernt, das wiederum in einer Säurelösung
gewaschen wurde, so daß eine mittlere Korngröße jedes sekundär
rekristallisierten Korns in der Walzoberfläche gemessen wurde.
-
In Tabelle 1 sind Bestandteile jedes Stahlblechs, eine
Dicke jedes warmgewalzten Blechs, ein Herstellungsverfahren (I
oder II), eine Erweichungstemperatur beim Glühen von
warmgewalzten Blechen, eine Dicke jedes Stahlblechs nach beendetem
Zwischenkaltwalzen, eine Dicke jedes Stahlblechs nach
beendetem Kaltfertigwalzen, ein Reduktionsgrad beim Fertigwalzen,
eine mittlere Korngröße jedes sekundär rekristallisierten
Korns, ein Steuerverfahren für die magnetischen Domänen (A, B,
C oder D), eine magnetische Flußdichte B&sub8; bzw. ein
Eisenverlust angegeben.
Tabelle 1
Tabelle 1 - Fortsetzung
-
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, kann man nach dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein kornorientiertes
Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flußdichte und sehr
guter Eisenverlustminderung erhalten.
-
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung
eines Eisenwerkstoffs mit außergewöhnlich niedrigem
Eisenverlust, der vorzugsweise als Magnetkern oder dergleichen in
einem Transformator einsetzbar ist. Infolgedessen kann ein
Energieverlust in dem Transformator oder einer ähnlichen
elektrischen Einrichtung durch Verwendung des erfindungsgemäßen
Eisenwerkstoffs wesentlich reduziert werden.