DE69023814T2

DE69023814T2 - Warmgewalzte Elektrostahlbleche.

Info

Publication number: DE69023814T2
Application number: DE69023814T
Authority: DE
Inventors: Pierre Brissonneau; Jacques Quenin; Jean Verdun
Original assignee: Ugine SA
Current assignee: Sollac Immeuble "la Pacific" Puteaux Fr
Priority date: 1989-06-01
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2010-05-26
Also published as: US5306356A; EP0401098B1; JPH0324251A; ATE130874T1; EP0401098A1; GR3018689T3; DK0401098T3; FR2647813A1; FR2647813B1; ES2082841T3; DE69023814D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein insbesondere Eisen, Silicium und Aluminium enthaltendes Blech, das Teil einer Familie von kornorientierten Blechen ist, die eine kubische Struktur aufweisen, d. h. ein Blech mit zwei Richtungen der leichten Magnetisierung, von denen eine mit der Walzrichtung zusammenfällt und die andere in der Ebene des Blechs senkrecht zur Walzrichtung verläuft, d. h. in Querrichtung.
Man weiß, daß nicht-orientierte magnetische Bleche besonders für den Aufbau von mit Wechselstrom gespeisten Stromkreisen bestimmt sind, und bei diesen insbesondere für Hochleistungsmaschinen. Für die Konstruktion dieser Maschinen benötigt man sehr leistungsfähige Magnetkreise.
Der Stator besteht aus Blechpaketen, und diese haben einen Wirkungsgrad, der sich ausdrückt als Funktion von zwei Parametern, die die Größe der Induktion einerseits und die Volumenverluste andererseits sind.
Die Induktion wird begrenzt durch die Sättigungsmagnetisierung, und die Verluste umfassen die Hysteresisverluste und die Wattverluste. Es ist außerdem notwendig, einen Kompromiß zwischen den Materialien mit starker Sättigungsmagnetisierung und mit schwachen Verlusten zu finden.
Die nicht-orientierten Siliciumstahlbleche ergeben tatsächlich die besten Resultate, weil die besonders starke Magnetisierung von Eisen lediglich wenig durch die Zugabe der Legierungselemente vermindert wird, im Bereich von 2,16 Tesla für reines Eisen bis 3,0 Tesla für eine Legierung mit 3,2 % Silicium.
Die Erhöhung des elektrischen Widerstands durch das Silicium ermöglichst die Verminderung der Verluste.
Außer der Natur und der Zusammensetzung des Materials ist ein anderer bedeutender Parameter die Struktur. Tätsächlich sind in den rotierenden Maschinen die Blechbestandteile des Stators stets in Sektoren aufgeteilt, deren Volumen sich in drei wesentliche Regionen aufteilt:
- die Spitzen, in denen die Induktion in radialer Richtung orientiert ist;
- die Rückseite des Stators, in dem die Induktion in Tangentialrichtung orientiert ist, und
- die Mittelregion, in der die Induktion sich in der Ebene der Bleche dreht.
Die bekannten Bleche der Struktur GOSS (110) [001] oder bekannte kornorientierte Bleche oder Bleche mit G.O.-Struktur sind für eine solche Verwendung schlecht geeignet, weil sie eine ausgeprägte Anisotropie aufweisen. Obwohl die Struktur GOSS eine sehr merkliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften in der Walzrichtung nach sich zieht, verschwindet ihr Vorteil sehr schnell, wenn die Induktion sich von der Walzrichtung entfernt. Infolge der schlechten magnetischen Eigenschaften sind nicht nur erhöhte spezifische magnetische Verluste zu erwarten, sondern auch die Tatsache, das es notwendig ist, ein Erregerfeld mit großer Amplitude anzulegen, um die Sättigungsmagnetisierung in einer von der Walzrichtung verschiedenen Richtung annäherungsweise zu erreichen, was wiederum eine Aufheizung der Wicklungen durch den Joule-Effekt nach sich ziehen kann, die für die Lebensdauer der Maschine nachteilig ist.
Aus diesem Grund werden außer in Ausnahmefällen die Bleche der Struktur GOSS von den Konstrukteuren von rotierenden Maschinen nicht verwendet, die die sog. nicht-orientierten Bleche vorziehen, die im Prinzip keine Struktur oder eine wenig deutliche Walzstruktur aufweisen.
Die nicht-kornorientierten Bleche, N.O. genannt, zeigen eine schwache Anisotropie in der Walzebene, weil die Körnchen deutlich nach dem Zufallsprinzip verteilt sind, was ein statistisch isotropes Verhalten bedeutet. Die durch Eisen, Silicium und Aluminium gebildete ternäre Legierung zeigt jedoch beispielsweise eine bedeutsame magnetokristalline Anisotropie- Energie, die eine Tendenz zeigt, im Inneren jedes Körnchens die magnetischen Momente der Atome parallel zu den quaternären Achsen des Kristalls aufrechtzuerhalten. Daraus resultiert eine Verteilung in orientierte Bereiche entsprechend den Richtungen leichter Magnetisierung des Typs [100].
Folglich führen die Mechanismen der leichtesten Magnetisierung dazu, daß Verlagerungen der Grenzen, BLOCH-Grenzen genannt, zwischen benachbarten Bereichen auftreten. Es ist daher vorteilhaft, in den N.O.- Blechen diese Bereiche bevorzugt in Richtung der Fluxzirkulation anzuordnen.
Die nicht-orientierten Siliciumstahlbleche werden im allgemeinen nach ihren spezifischen Verlusten W15/50 klassifiziert (Verluste bei einer Spitzeninduktion B = 1,5 Tesla bei 50 Hertz, ausgedrückt in Watt pro kg) und nach ihrer magnetischen Induktion B&sub5;&sub0;&sub0;&sub0; in Tesla (magnetische Induktion, induziert in einem Anregungsfeld von 5000 A/m). Die Stahlbleche der höchsten Qualität nach JIS (Japanische Industrienorm) C2552 (1986) sind solche mit der Qualität 35.A.230 (Dicke 0,35 mm, W 15/50 ≤ 2,30 W/kg und B&sub5;&sub0;&sub0;&sub0; ≥ 1,60 T).
Aus dem französischen Patent FR-A-2 316 338 ist ein Herstellungsverfahren für Siliciumstahlbleche vom nicht-kornorientierten Typ mit schwachen Verlusten und einer starken magnegischen Induktion bekannt.
Dieses Verfahren wir angewendet bei heißgewalzten Siliciumstahlblechen, die höchstens 0,020 % Kohlenstoff, 2,5 - 3,5 % Silicium, 0,1 - 1,0 % Mangan und 0,3 - 1,5 % Aluminium enthalten, wobei der Rest von Eisen und unbeabsichtigten Verunreinigungen gebildet wird. Nach einem Kaltwalzen in mindestens 2 Stufen mit einem Zwischenglühen und einem anschließenden Schlußglühen zur Erzielung der Enddicke sieht das Verfahren vor, daß die Gehalte an Schwefel und Sauerstoff jeweils beschränkt werden auf höchstens 0,0025 % und 0,005 %, und daß das Endkaltwalzen einen Reduktionsgrad zwischen 40 und 70 % aufweist. Die angegebenen Prozentwerte sind als Gewichtsprozent ausgedrückt.
Mit einer solchen Zusammensetzung werden die folgenden Resultate erzielt:
- Verluste im Eisen W15/50, d. h. als Watt/Kilogramm bei 50 Hertz bei = 1,5 Tesla, im wesentlichen = 2,3 W/kg bei einer Dicke von 0,35 mm.
- magnetische Induktion B&sub5;&sub0;&sub0;&sub0;, (d. h. magnetische Induktion in einem Feld von 5000 A/m) von 1,70 Tesla bei einer Dicke von 0,35 mm.
- in Längsrichtung gemessene Bruchdehnung: 26 %.
- in Querrichtung gemessene Bruchdehnung : 29 %.
Diese günstigen Eigenschaften werden erhalten nach einem Zwischenglühen bei nicht mehr als 950º C, das in einer Atmosphäre von trockenem Wasserstoff durchgeführt wird, gefolgt von einer Entkohlung bei 825º C, und nach einem Schlußglühen bei 1050º C ebenfalls in einer Atmosphäre von trockenem Wasserstoff.
Ein Vergleichsversuch wurde durchgeführt mit einer Probe mit derselben Zusammensetzung und einer identischen Entkohlung und Schlußglühen, jedoch mit einer Temperatur beim Zwischenglühen von 1050º C.
Die Verluste im Eisen W 15/50 und die magnetische Induktion B&sub5;&sub0;&sub0;&sub0;, die erhalten werden, sind im wesentlichen dieselben, in diesem Fall ist jedoch die in Walzrichtung gemessene Bruchlänge 3 % und die in Querrichtung gemessene Bruchlänge 10 %.
Diese Ergebnisse zeigen, daß mit einem Stahlblech dar Zusammensetzung von FR-A-2.316.338 und mit einem Zwischenglühen bei mehr als 950º C das Blech zu zerbrechlich wird und das Walzen bis zur Enddicke unmöglich wird.
Es muß festgestellt werden, daß alle Beispiele von FR-A-2.316.338 mit einem Anteil von Silicium zwischen 2,5 % und 3,5 % und einem Anteil von Aluminium von nicht mehr als 1,5 % beschrieben sind, wobei der Stahl zu zerbrechlich wird, wenn der Prozensatz an Aluminium diesen Wert übersteigt.
Es ergibt sich daher aus diesem Patent, daß die Zugabe von Aluminium mit steigender Menge eine immer deutlichere Schwächung der Legierung verursacht.
Aus FR-A-2 186 714 ist auch ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen Blechen mit isotropen magnetischen Eigenschaften durch Warmwalzen und Kaltwalzen eines Stahls bekannt. Das Verfahren besteht darin, daß einem Stahl mit max. 0,1 % Kohlenstoff, 0,15 - 0.35 % Mangan, 0,3 - 2,4 % Aluminium, max. 0,25 % Kupfer, max. 0,05 % Schwefel und max. 0,02 % Phosphor durch Walzen bei 820 - 1080º C eine Struktur verliehen wird, bei der mindestens 5 % eine Orientierung (100) < hkl> aufweist, indem er kalt mit einer Verminderung des Querschnitts von 50 - 85 % gewalzt wird und indem er einem Rekristallisationsglühen bei 820º -950º C unterworfen wird.
Es muß festgehalten werden, daß der Stahl nach FR-A-2 186 714 Kupfer in einem Anteil von max. gleich 0,25 % und kein Silicium enthält.
Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden, indem gleichzeitig der Prozentsatz an Aluminium erhöht und der Prozentsatz an Silicium vermindert wird, und ein magnetisches Blech vorzuschlagen, das im wesentlichen Eisen, Silicium und Aluminium enthält und eine kubische Struktur besitzt, d. h. in der Ebene des Blechs zwei Richtungen der leichten Magnetisierung aufweist, wobei die eine in Walzrichtung verläuft und die andere in der Querrichtung verläuft, und deren magnetische Eigenschaften im Vergleich zu nicht-orientierten Eisen- Silicium-Blechen verbessert sind, insbesondere die Permeabilität im Erregerfeld großer Amplitude und die spezifischen Verluste bei industrieller Frequenz bei einem Spitzenwert der Induktion von 1,5 Tesla oder mehr, wobei all dies einhergeht mit mechanischen Eigenschaften, die mit denen von nichtorientierten Eisen-Silicium-Blechen üblicher Verwendung vergleichbar sind.
Erfindungsgemäß wird ein kornorientiertes Magnetblech mit einer kubischen Struktur mit den MILLER-Indizes (100) [001] zur Verfügung gestellt, das zwei Richtungen der leichten Magnetisierung aufweist, von denen eine mit der Walzrichtung zusammenfällt und die andere senkrecht zur Walzrichtung Walzrichtung verläuft, das aus aus einem warmgewalzten Stahlband erhalten wird, das insbesondere Eisen, Silicium und Aluminium enthält und zwei Kaltwalzungen, getrennt durch eine Zwischenglühung, und gefolgt von einer Schlußglühung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
- weniger als 3,3 % Silicium
- zwischen 1,5 und 8 % Aluminium
- weniger als 0,2 % Mangan
- weniger als 0,1 % Summe Metallrückstände (Nickel, Chrom, Molybdän, Titan, Kupfer)
- weniger als 30 x 10&supmin;&sup4;% Kohlenstoff, weniger als 20 x 10&supmin;&sup4;% Schwefel, weniger als 20 x 10&supmin;&sup4;% Stickstoff, weniger als 50 x 10&supmin;&sup4;% Phosphor
- Rest Eisen
nach dem Warmwalzen einer Zwischenglühung unterworfen wird, die kontinuierlich bei einer Temperatur von mehr als 950º C während 1 bis 5 Minuten durchgeführt wird, wobei der Grad der Reduktion beim Schluß- Kaltwalzen zwischen 50 und 80 %, bevorzugt zwischen 60 und 75 % liegt, und eine Struktur vom kubischen Typ aufweist, in dem mindestens 40 % der Körnchen nicht mehr als 150 von der idealen kubischen Orientierung mit den MILLER- Indizes (100) [001] abweichen.
Nach anderen charakteristischen Eigenschaften
- ist die Summe der Prozentanteile von Silicium und Aluminium geringer als 9 Gewichtsprozent,
- liegt der Gehalt an Aluminium bevorzugt zwischen 1,5 und 5 Gewichtsprozent
- wird die Schlußglühung kontinuierlich bei einer zwischen 950 und 1100º C liegenden Temperatur während 1 - 5 Minuten durchgeführt,
- wird die Endglühung statisch bei einer zwischen 1000 und 1100º C liegenden Temperatur während 1 - 5 Stunden durchgeführt.
Das erfindungsgemäße im wesentlichen Eisen, Silicium und Aluminium enthaltende magnetische Blech ist dadurch charakterisiert, daß die kubische Struktur magnetokristalline Anisotropie-Charakteristika zeigt, die, gemessen nach der Torsionswaagenmethode, als großes Maximum (M&sub1;) und als kleines Maximum (m&sub2;) Werte größer als 8000 und 5600 J/m³ aufweisen und als Anisotropie-Koeffizienten = m&sub2;/M&sub1; einen Wert > 0,70 aufweisen.
Das erfindungsgemäße magnetische Blech wird darüber hinaus dadurch charakterisiert, daß die Richtungen der leichten Magnetisierung die Walzrichtung und die quer zur Walzrichtung verlaufende Richtung in der Blechebene sind. Die im folgenden beschriebenen Versuche unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bestimmen die Charakteristika des erfindungsgemäßen Magnetblechs.
- Die Figur 1 stellt die Entwicklung der Maxima m&sub2;, M&sub1; des Anisotropie-Moments dar als Funktion der Zwischendicke, gemessen bei der Zwischendicke nach einem ersten Warmwalzen und einem Glühen.
- Die Figur 2 stellt die Entwicklung der Verluste bei 1T-50 Hz als Funktion der Temperatur des Schlußglühens bei einer Dicke von 0,35 mm dar.
- Die Figur 3 stellt die Entwicklung der Verluste bei 1,5 T-50 Hz als Funktion der Temperatur des Schlußglühens bei einer Dicke von 0,35 mm dar.
- Die Figur 4 stellt die Entwicklung der Induktionen B&sub8;&sub0;&sub0; und B&sub2;&sub5;&sub0;&sub0; für die Erregerfelder von 800 A/m und 2500 A/m als Funktion der Temperatur der Schlußbehandlung dar.
Die unterschiedlichen Stufen des Fabrikationszyklus haben mehr oder weniger ausgeprägte Einflüsse auf die Eigenschaften des erhaltenen Blechs, insbesondere auf die Struktur, die Verluste, die Induktion, und werden daher mit Hilfe mehrerer Beispiele beschrieben.
Die Beispiele wurden durchgeführt, um den Einfluß der Anfangsfeststruktur des Basisstahlbarrens auf die Schlußstruktur des Blechs zu überprüfen.
Es wurden zwei Formen von Kokillen verwendet, wobei die eine eine Parallelepiped-Form aufwies und die andere eine zylindrische Form.
Diese Formen simulieren Phänomene, die leicht bei der Verfestigung auftreten, die eine bei Strangguß und die andere bei Barren.
Eine Analyse der Struktur durch die Technik der Ätzfiguren zeigt, daß die beiden Barren keine besonders hervortretende Verfestigungsstruktur zeigen. Die ausgehend von beiden Barren mit verschiedenen Formen erhaltenen Bleche haben sehr ähnliche magnetische Eigenschaften und ebenfalls sehr ähnliche Korngrößen, wobei die Anfangsform des Barrens keine signifikante Auswirkung auf die Struktur des darauf erzeugten Bleches nach der thermischen Behandlung ausübt.
Der Barren aus Basisstahl wird einem Warmwalzen unterworfen zur Herstellung eines Stahlblechs einer Dicke von 2,5 mm. Der Behandlungzyklus des warmgewalzten Stahlbands entsprechend der Erfindung ist der folgende:
- Entrosten
- erstes Warmwalzen bis zu einer Dicke von 1 mm,
- kontinuierliches Zwischenglühen bei 1020º C während 2 Minuten,
- zweites Warmwalzen bis zu einer Dicke von 0,35 mm,
- statisches Schlußglühen bei 1050º C während 3 Stunden. Die Charakteriska der Proben werden gemessen:
a - durch chemische Analyse,
b - durch optische Messung zur Bestimmung der Korngröße,
c - durch Messung der magnetischen Verluste,
d - durch Messung des Anisotropie-Moments.
Die Messung des Anisotropie-Moments erfolgt mit Hilfe einer Torsionswaage. Das Meßprinzip ist das folgende:
Nach Markieren der Walzrichtung schneidet man durch Stanzen aus dem Blech eine Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 15 mm aus. Diese Scheibe wird anschließend auf einen horizontalen Träger plaziert, der um eine vertikale Achse beweglich ist, und ein äußeres Magnetfeld sättigt die Probe in einer variablen Richtung der horizontalen Ebene, wobei die Richtung durch den Winkel markiert wird, der durch die Magnetisierung mit der Walzrichtung gebildet wird. Bei Vorhandensein einer Volumen-Anisotropie-Energie wird die Scheibenprobe einem Moment unterworfen, das die Magnetisierung der Scheibe in einer der bevorzugten Richtungen ausrichtet, die Richtungen der leichten Magnetisierung genannt werden.
Die Messung besteht darin, den Winkel zu variieren, der durch die Magnetisierung mit der Walzrichtung gebildet wird, und das mechanische Moment zu bestimmen, das auf die Scheibe ausgeübt werden muß, um sie festzuhalten.
Die Verhältniszahl des Moments als Funktion des Winkels zwischen der Magnetisierungsrichtung mit der Walzrichtung hat deutlich eine sinosoidale Form mit zwei verschiedenen aufeinanderfolgenden Maxima M&sub1; und m&sub2;, wobei M&sub1; das große Maximum und m&sub2; das kleine Maximum ist, und die Anisotropie charakterisiert wird durch das Verhältnis = m&sub2;/M&sub1;, das im Fall einer idealen Anisotropie gegen 1 geht, so daß die Qualitä der kubischen Struktur um so besser ist, je größer M&sub1; und m&sub2; sind.
Der Behandlungszyklus für das warmgewalzte Stahlband umfaßt zwei Kaltwalzungen, und die Bestimmung des Einflusses des Reduktionsgrades während dieser Walzungen ist wichtig, um die Entwicklung der Struktur zu charakterisieren Die Messung des Anisotropie-Moments ist ein Parameter, der es ermöglicht, diese Entwicklung zu würdigen.
Das warmgewalzte Stahlband wird nach einem ersten Kaltwalzen auf eine von 0,7 mm - 2 mm variierende Zwischendicke reduziert.
Die Untersuchung des magnetokristallinen Anisotropie-Moments nach der ersten Zwischenglühung ermöglicht es, die Richtung oder die Richtungen der leichten Magnetisierung festzustellen, und die Abwandlungen der Kurve des Anisotropie-Moments ermöglichen die Markierung der Strukturänderungen.
Tabelle 1 zeigt die Ergebenisse der Anisotropie-Moment-Messungen, die mit dem auf die angegebenen Dicke reduzierten Band erhalten wurden mit einem Stahl entsprechend der Erfindung der Zusammensetzung Si 1,92 %, Al 1,86 %. Zwischendicke Orientierung der Richtungen leichter Magnetisierung

TABELLE I

Diese Ergebenisse zeigen, daß bei einem ersten angemessenen Kaltwalzgrad einige Proben eine Struktur kubischer Anordnung mit zwei deutlichen Richtungen leichter Magnetisierung besitzen, die jeweils parallel bzw senkrecht zur Walzrichtung verlaufen.
Die Veränderungen von m&sub2; und M&sub1; und der gemessene Wert von als als Funktion der Zwischendicke, die in Figur 1 dargestellt sind, zeigen, daß die Struktur nicht sehr empfindlich gegen die Änderung der Zwischendicke zwischen 0,7 und 1,5 mm ist, sich jedoch außerhalb dieser Grenzen verschlechtert.
Die Endstruktur kann durch das Zwischenglühen des Fabrikationszyklus entsprechend der Erfindung beeinflußt werden, insbesondere durch die Atmosphäre während dieser thermischen Behandlung.
Das Zwischenglühen bei einer Dicke von 1 mm wird in einer trockenen Atmosphäre mit gereinigtem Wasserstoff durchgeführt, anschließend durch Variieren des Sauerstoffgehalts.
Die Tabelle II faßt die Ergebnisse zusammen, die im Zwischenstadium 1 mm und im Endstadium 0,35 mm erzielt wurden, hinsichtlich der kleinen und großen Maxima genauso wie der entsprechenden Anisotropie- Koeffizienten, wobei die Zusammensetzung des Stahls Si 1,92 % und Al 1,86 % beträgt Zwischenstedium 1 mm Endstadium 0 35 mm Zwischenglühen in trockener Atmosphäre Taupunkt < -20º C Zwischenglühen in feuchter Atmosphäre Taupunkt 35º C

TABELLE II

Da die Werte von nach den thermischen Behandlungen in trockener Atmosphäre höher sind, leitet man daraus ab, daß die Verwendung einer feuchten Atmosphäre ungünstiger ist als eine trockene Atmosphäre, um eine kubische Struktur zu erhalten.
Die Rolle des Schlußglühens ist wichtig, da das Glühen die während des zweiten Kaltwalzens induzierten Fehler reparieren muß und weil darüber hinaus das Blech unmittelbar nach dem Schlußglühen direkt verwendet wird. Die Eigenschaften nach dem Schlußglühen sind daher die definitiven Eigenschaften.
Zwei Serien von Versuchen gestatten, die Eigenschaften der erhaltenen Bleche nach dem statischen Schlußglühen zu untersuchen, einerseits als Funktion der Variation der beim statischen Schlußglühen verwendeten Temperatur und andererseits als Funktion der Aufrechterhaltungszeit der Temperatur.
Die Messungen des Anisotropie-Moments sind in Tabelle III für eine Dicke von 0,35 mm als Funktion der Temperatur des Schlußglühens angegeben.

Bedingungen des statischen Schlußglühens

TABELLE III

Die Temperatur der thermischen Behandlung hat keinen signifikanten Einfluß auf die Anisotropie-Kurven, im Gegenteil zeigt die Untersuchung der magnetischen Verluste, jeweils gemessen bei zwei Induktionswerten von 1 Tesla und 1,5 Tesla wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, eine nachteilige Erhöhung dieser magnetischen Verluste oberhalb einer Temperatur beim Schlußglühen von 1050º C und unterhalb von 950º C.
Genauso zeigen die Werte der Magnetisierung als Funktion der Temperaturen beim Schlußglühen (während einer Glühdauer gleich einer Stunde) in Figur 4 eine Verminderung der Magnetisierung, wenn die Temperatur des Schlußglühens ansteigt.
Die Untersuchung der magnetischen Verluste und der Magnetisierung ermöglicht es, ein für das Schlußglühen günstiges Temperaturintervall zwischen 1000º C und 1100º C zu bestimmen.
Die Anisotropie-Messungen als Funktion der Dauer des Schlußglühens bei 1000º C sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt. Dauer des statischen Schlußglühens

TABELLE IV

Die Dauer des Schlußglühens übt keinen Einfluß auf den Anisotropie-Wert ab einem bestimmten Stadium aus, weil die Körner eine solche Größe erreichen, daß sie das Blech durchdringen und ihr Wachstum aufhört. Von diesem Zustand an entwickelt sich die Struktur nicht weiter.
Das Zwischenglühen kann kontinuierlich bei einer Temperatur von mehr als 950º C während 1 bis 5 Minuten durchgeführt werden, und das Schlußglühen bei einer Temperatur zwischen 950º C bis 1100º C genauso zwischen 1 bis 5 Minuten.
Unter den Verunreinigungen, die man unvermeidbar in den für die Herstellung von magnetischen Eisen-Silicium-Aluminium-Blechen findet, verursachen die vier Elemente Schwefel, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff Verschlechterungen der magnetischen Eigenschaften.
Die beiden folgenden Beispiele zeigen den Einfluß dieser Elemente auf die Anisotropie.
Behandlung von Stahlblechen, die Silicium und Aluminium in folgenden Anteilen enthalten:
- weniger als 3,3 %, bevorzugt weniger als 2,5 % Silicium
- zwischen 1,5 und 8 % und bevorzugt zwischen 1,5 und 5 Gewichts % Aluminium, so daß die Summe der Prozentanteile von Silicium und Aluminium 9 Gewichts % nicht übersteigt, wobei diese Behandlung die folgenden Stufen umfaßt:
- Warmwalzen
- Entrosten
- erstes Kaltwalzen
- Zwischenglühen
- zweites Kaltwalzen
- Schlußglühen
ermöglicht, ein Blech mit einer allgemeinen Struktur vom kubischen Typ zu erhalten, wobei mindestens 40 % der Körnchen nicht mehr als 15º von der idealen kubischen Orientierung mit den MILLER-Indizes (100) [001] abweichen.
In Beispiel 1 ist die Zusammensetzung des Stahls in Tabelle V angegeben. Gewichtsprozent

TABELLE V

Die Proben werden bearbeitet ausgehend von einen warmgewalzten Blech, das auf eine Zwischendicke von 1 mm reduziert und anschließend unter H&sub2; während 2 Minuten bei einer Temperatur von 1020º C geglüht wurde.
Die charakteristischen Werte der Messung des Anisotropie-Moments sind wie folgt:
M&sub1; = 5000 J/m³ m&sub2; = 4300 J/m³ = 0,85.
Die Anisotropie des Blechs ist weniger ausgeprägt, stellt jedoch schon eine kubische Struktur dar, wobei das Verhältnis der Maxima = 0,85 beträgt.
Anschließend wird ein Kaltwalzen durchgeführt, um Proben von 0,35 mm zu erhalten, die einem Glühen unter H&sub2; während 3 Stunden bei 1050º C unterworfen werden.
Man kann das erhaltene Blech durch die folgenden Ergebnisse charakterisieren:
- Verluste bei 1 Tesla - 50 Hz = 0,80 W/kg
- Verluste bei 1,5 Tesla - 50 Hz = 2,00 W/kg
- Induktion durch kontinuierliches Feld von 800 A/m : 1,50 T von 2500 A/m : 1,63 T
- M&sub1; = 9000 J/m³
- m&sub2; = 6800 J/m³
- = 0,76
Das im Endzustand erhaltene Material ist stark anisotrop. Es zeigt eine deutliche Struktur, ebenfalls vom kubischen Typ ( = 0,76). Es ist festzustellen, daß in diesem Fall die erhaltene Struktur äquivalent ist mit einer Mischung, die 46 % einer reinen Struktur (100) [001] umfaßt, wobei der Rest des Materials vollständig isotrop ist.Im Zwischenzustand oder im Endzustand können die Walzrichtung und die Richtung senkrecht zur Walzrichtung als Richtungen leichter Magnetisierung angesehen werden.
Im Beispiel 2 wird die Zusammensetzung des Stahls durch folgende Tabelle VI angegeben: Gewichtsprozent

TABELLE VI

Die Verfahrensweise zur Herstellung der Proben bleibt identisch mit der in Beispiel 1 beschriebenen.
Die charakteristischen Werte des Anisotropie-Moments und der magnetischen Verluste in diesem Fall sind:
M&sub3; = 10200 J/m³ m&sub2; = 8300 J/m³ = 0,81
Verluste bei 1 Tesla-50Hz = 0,76 W/kg
Verluste bei 1,5 Tesla-50Hz = 1,74 W/kg
B&sub8;&sub0;&sub0; 1,52 T B&sub2;&sub5;&sub0;&sub0; = 1,64 T
Im zweiten Beispiel haben wir einen größeren Anteil kubische Struktur erhalten als im Beispiel 1, und wir können feststellen, daß außerdem die Charakteristika der Verluste und der der Magnetisierung verbessert wurden.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften im Vergleich mit existierenden nicht-orientierten Eisen-Silicium-Blechen, wobei die mechanischen Eigenschaften vergleichbar sind mit denen nicht-orientierter Eisen-Silicium-Bleche, die üblicherweise verwendet werden.

Claims

1. Kornorientiertes Magnetblech(Elektroblech) mit einem kubischen Gefüge(Struktur) mit den MILLER-Indices (100) [001], das zwei Richtungen der leichten Magnetisierung aufweist, von denen eine mit der Walzrichtung zusammenfällt und die andere senkrecht zur Walzrichtung verläuft, das aus einem warmgewalzten Stahlband erhalten wird, das insbesondere Eisen, Silicium und Aluminium enthält und zwei Kaltwalzungen, getrennt durch eine Zwischenglühung, und einer anschließenden Schlußglühung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlband mit der folgenden Zusammensetzung in Gew.-%:

- weniger als 3,3 % Silicium

- zwischen 1,5 und 8 % Aluminium

- weniger als 0,2 % Mangan

- weniger als 0,1 % Summe der Metallrückstände (Nickel, Chrom, Molybdän, Titan, Kupfer)

- weniger als 30.10&supmin;&sup4;% Kohlenstoff, weniger als 20.10&supmin;&sup4;% Schwefel und weniger als 20.10&supmin;&sup4;% Stickstoff,

- weniger als 20.10&supmin;&sup4;% Sauerstoff und, weniger als 50.10-4% Phosphor und

- Rest Eisen

nach dem Warmwalzen einer Zwischenglühung unterworfen wird, die kontinuierlich bei einer Temperatur über 950ºC 1 bis 5 min lang durchgeführt wird, wobei der Grad der Reduktion beim Schluß-Kaltwalzen zwischen 50 und 80 %, vorzugsweise zwischen 60 und 75 % liegt, die ein Gefüge(eine Struktur) vom kubischen Typ aufweist, in dem mindestens 40 % der Körnchen nicht mehr als 15º von der idealen kubischen Orientierung mit den MILLER-Indices (100) [001] abweichen.

2. Magnetblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Prozentsätze an Silicium und Aluminium unter 9 Gew.-% liegt.

3. Magnetblech nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumgehalt vorzugsweise zwischen 1,5 und 5 Gew.-% liegt.

4. Magnetblech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußglühung kontinuierlich bei einer Temperatur zwischen 950 und 1100ºC 1 bis 5 min lang durchgeführt wird.

5. Magnetblech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußglühung statisch bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1100ºC 1 bis 5 h lang durchgeführt wird.

6. Magnetblech nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kubische Gefüge(Struktur) magnetokristalline Anisotropie-Eigenschaften aufweist, die, bestimmt mit der Torsionswaagen-Methode, für das große Maximum (M1) und das kleine Maximum (m2) Werte von über 8000 und 5600 J/m³ haben und für den Anisotropie-Koeffizienten = m2/M1 einen Wert von über 0,70 hat.