DE69332394T2 - Kornorientiertes Elektroblech mit hoher Flussdichte und geringen Eisenverlusten und Herstellungsverfahren - Google Patents
Kornorientiertes Elektroblech mit hoher Flussdichte und geringen Eisenverlusten und HerstellungsverfahrenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein kornorientiertes Elektrostahlblech ohne einen Glasfilm (einen Forsteritfilm) und insbesondere ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte und sehr geringen Eisenverlusten und bemerkenswert ausgezeichneter Bearbeitbarkeit, wie Schlitzbarkeit, Schneidbarkeit und Stanzbarkeit, und ein Herstellungsverfahren dafür.
- Komorientierte Elektrostahlbleche werden hauptsächlich als Material für den Eisenkern von Transformatoren und anderen elekrtischen Geräten verwendet und sollten ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweisen, wie Induktions- und Eisenverlusteigenschaften. Um gute magnetische Eigenschaften zu erhalten, muss die < 001> -Achse, die eine leicht magnetisierbare Achse ist, hochgradig in der Walzrichtung geordnet sein. Ferner sind die Blechdicke, Korngröße, der spezifische Widerstand, Film usw. auch wichtig, da sie einen großen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften haben.
- Die Kornorientierung wurde bemerkenswert verbessert durch ein Verfahren, das durch ein hohes Verkleinerungsverhältnis beim Endkaltwalzen gekennzeichnet ist, wobei AIN und MnS als Inhibitor verwendet werden, so dass es gegenwärtig möglich geworden ist, Stahlbleche mit einer magnetischen Flussdichte nahe am theoretischen Wert bereit zu stellen. Andererseits sind außer den magnetischen Eigenschaften die Filmeigenschaften und die Bearbeitbarkeit wichtig bei der Verwendung von kornorientierten Elektrostahlblechen durch die Kunden. Im Allgemeinen werden kornorientierte Elektrostahlbleche mit einem Film behandelt, der eine Doppelschichtstruktur aufweist, umfassend einen Glasfilm, der beim Endkistenglühen erzeugt wird, und einen Isolierfilm. Der Glasfilm besteht hauptsächlich aus Forsterit (Mg&sub2;SiO&sub4;), das ein Produkt der Reaktion von MgO als einem Glühseparator mit SiO&sub2; ist, das während des Decarbonisierungsglühens erzeugt wird. Dieser keramische Film ist hart und hochgradig beständig gegenüber Abrieb und hat bedeutende nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer von Werkzeugen, die bei der Bearbeitung, wie Schlitzen, Schneiden und Stanzen, von Elektrostahlblechen verwendet werden. Wenn beispielsweise kornorientierte Elektrostahlbleche mit einem Glasfilm gestanzt werden, tritt Abrieb an den Formen auf und das Auftreten von Graten am Blech zum Zeitpunkt des Stanzens wird deutlich, nachdem das Stanzen mehrere tausend Male durchgeführt wurde, was zu Problemen bei der Verwendung führt. Aus diesem Grund wird es nötig, die Formen neu zu schleifen oder die Formen durch neue Formen zu ersetzen. Dies verringert die Bearbeitungsleistung bei der Bearbeitung von Eisenkernen durch die Kunden und bringt eine Zunahme der Kosten mit sich. Auch wenn sicherlich eine Verbesserung der Eisenverluste auf Grund der Spannung des Films erreicht werden kann, führt im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften der Elektrostahlbleche bei einigen Formbedingungen eine Zunahme der Dicke des Films oder ein anderes ungünstiges Phänomen zur Senkung der magnetischen Flussdichte auf Grund des Vorliegens von nicht magnetischen Substanzen. Für dicke Materialien, bei denen eine Verbesserung der Eisenverluste durch die Spannung des Films erwartet wird, oder wenn die Eisenverluste durch die Aufteilung der magnetischen Domänen unter Verwendung anderer Mittel verbessert werden kann, sind aus diesem Grund wegen des vorstehend beschriebenen Problems kornorientierte Elektrostahlbleche ohne einen Glasfilm statt kornorientierten Elektrostahlblechen mit einem Glasfilm erwünscht.
- Insbesondere in den letzten Jahren sind Verfahren entwickelt worden, die optische, mechanische und chemische Mittel zur Verfeinerung der magnetischen Domänen verwenden, was die Verbesserung der Eisenverluste ohne die Spannung des Glasfilms ermöglicht, und es wurde offenbar, dass die kornorientierten Elektrostahlbleche ohne einen Glasfilm denen mit einem Glasfilm auf Grund des Fehlens der nachteiligen Wirkung einer internen Oxidschicht des Glasfilms überlegen sind, die ein Verankerungsphänomen im Hinblick auf die Bewegung der Domänengrenzen bei der Magnetisierung verursacht. Aus diesem Grund besteht eine ständig zunehmende Nachfrage nach der Enwicklung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit hoher magnetischer Flussdichte und ohne einen Glasfilm, was wichtig ist, wenn verschiedene Bearbeitungsbedingungen, die von Kunden angewendet werden, in Betracht gezogen werden.
- Ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech ohne einen Glasfilm wird beispielsweise in JP-A-53-22113 offenbart. Bei diesem Verfahren wird die Dicke des Oxidfilms beim Decarbonisierungsglühen auf 3 um oder weniger gebracht, ein spezielles Aluminiumoxid, das 5 bis 40% wasserhaltiges Silikatmineralpulver enthält, wird als Glühseparator verwendet und das Schlussglühen wird mit diesem Glühseparator, aufgetragen auf das Stahlblech, durchgeführt. Gemäß den Ausführungen in der Beschreibung verringert dieses Verfahren die Dicke des Oxidfilms, ermöglicht die Erzeugung eines leicht entfernbaren Glasfilms auf Grund der Einarbeitung des wasserhaltigen Silikatminerals und stellt ein Stahlblech mit einem metallischen Glanz bereit. Als ein Verfahren zur Hemmung der Erzeugung eines Glasfilms, indem ein Glühseparator verwendet wird, offenbart JP-A-56- 65983 ein Verfähren, bei dem ein Glühseparator, umfassend Aluminiumhydroxid und darin eingebracht 20 Gewichtsteile eines Zusatzstoffs zur Entfernung von Verunreinigungen und 10 Gewichtsteile eines Inhibitors, auf ein Stahlblech aufgetragen wird, um einen dünnen Glasfilm mit einer Dicke von 0,5 um oder weniger zu erzeugen. Ferner schlägt JP-A-59- 96278 einen Glühseparator vor, der Al&sub2;O&sub3;, das weniger reaktiv gegenüber SiO&sub2; ist, als eine Oxidschicht, die beim Decarbonisierungsglühen erzeugt wird, und MgO, das eine durch Sintern bei einer hohen Temperatur von 1.300ºC oder mehr verringerte Aktivität besitzt, umfasst. Gemäß den Ausführungen in der Beschreibung kann der vorgeschlagene Glühseparator die Bildung von Forsterit hemmen.
- EP-A-0 305 966 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von glasfreiem kornorientierten Elektrostahlblech, bei dem kein AIN als Inhibitor verwendet wird und das metallischen Glanz durch Auftragen eines Glühseparators zeigt, der aus Magnesium, gemischt mit einem oder mehreren Salzen von Alkalimetall oder Alkali- oder Erdalkalimetall, besteht.
- EP-A-0 420 238 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Stahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte, bei dem Nitrieren durchgerührt wird und eine Glasbeschichtung auf den Endprodukten erzeugt wird.
- Alle vorstehend beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik basieren auf einem kornorientierten Elektrostahlblech geringer Qualität mit einer magnetischen Flussdichte von gerade einmal 1,88 Tesla oder weniger, das üblicherweise "orient core" genannt wird, und im Fachgebiet wurde bislang kein Verfahren entwickelt, um stabil ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte bereit zu stellen, auf das die vorliegende Erfindung abzielt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte und sehr geringen Eisenverlusten bereit zu stellen, wobei das kornorientierte Elektrostahlblech eine ausgezeichnete Schlitzbarkeit, Schneidbarkeit, Stanzbarkeit usw. aufweist und im Wesentlichen gleichmäßig frei von einem Glasfilm ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Stahlblechs in großtechnischem Maßstab bei niedrigen Kosten.
- Das charakteristischste Merkmal des erfindungsgemäßen Materials liegt darin, dass das Material ein kornorientiertes Elektrostahlblech ohne Glasfilm oder ohne merklichen Glasfilm ist. Dieses charakteristische Merkmal hat zwei Auswirkungen. Eine ist, dass die Bearbeitbarkeit, wie Schlitzbarkeit, Schneidbarkeit oder Stanzbarkeit, ausgezeichnet ist. Da der Glasfilm eine harte Keramik umfasst, beschleunigt er den Abrieb der Bearbeitungswerkzeuge und vermindert die Bearbeitbarkeit. Die zweite Auswirkung ist die Verringerung der Eisenverluste nach der Verfeinerung der magnetischen Domänen. Die Eisenverluste werden in einen Hystereseverlust als Gleichstromkomponente und einen Wirbelstromverlust als Wechselstromkomponente eingeteilt. Der Wirbelstromverlust kann verringert werden, indem die Blechdicke verkleinert wird. In diesem Fall nimmt jedoch der Hystereseverlust zu, wenn ein Glasfilm auf der Oberfläche des Stahlblechs vorhanden ist, da die Grenzfläche von Matrix und Glasfilm nicht glatt ist, so dass keine zufrieden stellende Wirkung der Verringerung der Eisenverluste erzielt werden kann und die Eisenverluste eher zunehmen. Das Merkmal des Mechanismus zur Verringerung der Eisenverluste des erfindungsgemäßen Materials ist, dass das Material keinen Glasfilm hat und eine glatte Grenzfläche aufweist.
- Im Allgemeinen verringern sich die Eisenverluste bei zunehmendem B&sub8;-Wert (d. h. magnetische Flussdichte bei einer magnetischen Feldstärke von 800 A/m). Bei der vorliegenden Erfindung führt jedoch eine bloße Zunahme beim B&sub8;-Wert nicht zu einer Verringerung der Eisenverluste. Das liegt daran, dass eine Zunahme beim B&sub8;-Wert eine Zunahme bei der Breite der magnetischen Verfeinerung mit sich bringt, was wiederum den anormalen Wirbelstromverlust erhöht. Dieser Effekt wird bei zunehmender Glatte der Oberfläche des Stahlblechs bedeutend. Um den Effekt der Verringerung der Eisenverluste des erfindungsgemäßen Materials ausreichend zu erzielen, ist es aus diesem Grund notwendig, den B&sub8;-Wert zu verbessern und gleichzeitig ein Verfahren zum Decarbonisieren der magnetischen Domänen zu verwenden. Die Erzeugung von Rillen, Vertiefungen oder dergleichen auf der Oberfläche des Stahlblechs mittels beispielsweise Laserstrahl, Zahnrad, Presse, Kugelschreiber und Ätzen ist zu diesem Zweck anwendbar. Ferner ist auch das Auftragen eines Films anwendbar, der eine hohe Spannung verleihen kann, während die Glätte der Oberfläche des Stahlblechs erhalten bleibt.
- Um ein kornorientiertes Elektrostahlblech des vorstehend beschriebenen Typs herzustellen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden spezifischen Schritte angewendet. Zuerst wird die Menge der Oxidschicht, die auf der Oberfläche des Stahlblechs nach dem Endkistenglühen erzeugt wird, minimiert. Dies liegt daran, dass die Oxidschicht, die aus dem Decarbonisierungsglühen stammt, das Auftreten einer Reaktion von Magnesiumoxid als Glühseparator bewirkt, bei der ein Glasfilm gebildet wird. Zweitens werden dem Glühseparator Zusatzstoffe, die Cl-Verbindungen einschließen, zugegeben. Diese Zusatzstoffe weisen das Merkmal auf, dass sie während des Endkistenglühens einen Glasfilm erzeugen und dann den Glasfilm entfernen. Um ein Stahlblech mit einem hohen B&sub8;-Wert bereit zu steilen, sollten im Verlauf des Endkistenglühens, das das Fortschreiten der sekundären Rekristallisation beinhaltet. Präzipitate, die "Inhibitor" genannt werden und dazu dienen, die Bewegung der Korngrenzen im Stahlblech zu regulieren, in begrenzter Menge unter bestimmten spezifischen Bedingungen vorhanden sein und nach der sekundären Rekristallisation verschwinden. Das komplizierte Verhalten des Inhibitors wird durch den Glasfilm bestimmt. Deshalb sollte auch bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Materials, wenngleich der Glasfilm für das Fortschreiten der sekundären Rekristallisation vorhanden sein sollte, dieser vorzugsweise nach der sekundären Rekristallisation verschwinden. Auf der anderen Seite haben beispielsweise Cl-Verbindungen oder dergleichen im Allgemeinen einen Schmelzpunkt unterhalb der Bildungstemperatur des Glasfilms und beschleunigen die Bildung eines Glasfilms während des Endkistenglühens. Wenn jedoch die Temperatur über der Bildungstemperatur des Glasfilms liegt; ätzt das Cl, das in der Verbindung enthalten ist, die Grenzfläche von Film und Matrix und entfernt den Glasfilm.
- Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung des B&sub8;-Wertes ist die Erhöhung des Stickstoffpartialdrucks in der Atmosphäre beim Schlussglühen. Dies ist das dritte charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung. Um ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit einem hohen B&sub8;-Wert bereit zu stellen, beruht die vorliegende Erfindung auf der Annahme, dass Nitride als Inhibitor verwendet werden. Jedoch ist die Schwächung des Inhibitors, die auf das Denitrieren zurück zu rühren ist, das größte Problem beim Schritt des glasfrei Machens des Materials. Auch wenn das Vorhandensein eines Glasfilms im Verlauf der sekundären Rekristallisation, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem zweiten charakteristischen Merkmal beschrieben, eine Maßnahme zur Verhinderung des Denitrierens ist, ist es notwendig, den Stickstoffpartialdruck in der Atmosphäre des Endkistenglühens zwecks der weiteren Verstärkung dieses Effekts auf einem bestimmten Wert oder höher zu halten.
- Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen:
- die Fig. 1A, 1B und 1C Diagramme sind, die Bedingungen für das Endkistenglühen zeigen; und
- Fig. 2 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem primären Korndurchmesser und der Decarbonisierungsglühtemperatur zeigt.
- Im Grunde genommen werden bei der Herstellung des kornorientierten Elektrostahlblechs mit hoher magnetischer Flussdichte und sehr geringen Eisenverlusten gemäß der vorliegenden Erfindung Inhibitorelemente, beispielsweise Al, N, Mn und S, nicht vollständig im Stahl im Stadium des Erhitzens einer Bramme gelöst, das Material wird in einer stark reduzierenden Atmosphäre nach dem Decarbonisierungsglühen nitriert, wodurch ein Inhibitor hauptsächlich aus (Al, Si)N erzeugt wird, und gute sekundäre Rekristallisation entwickelt sich beim Endkistenglühen, gefolgt von der Aufteilung der magnetischen Domänen.
- Das Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte und ohne einen Glasfilm gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Ausgangsmaterial mit der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung und die vorstehend beschriebenen Schritte angewendet werden, ist durch eine Reihe von Schritten gekennzeichnet, die zwischen Decarbonisierungsglühen und Endkistenglühen durchgeführt werden.
- Das Material, das bis zu einer Endblechdicke kaltgewalzt wurde, wird in einer kontinuierlichen Anlage decarbonisierungsgeglüht. Beim Decarbonisierungsglühen wird C im Stahl entfernt und die primäre Rekristallisation bewirkt. Gleichzeitig wird ein Oxidfilm, der hauptsächlich aus SiO&sub2; besteht, auf der Oberfläche des Stahlblechs erzeugt. In diesem Fall ist der Oxidationsgrad des Stahlblechs das erste charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung, wobei der Sauerstoffgehalt 900 ppm oder weniger und das Verhältnis der Fe-Oxide zu SiO&sub2; 0,20 oder weniger beträgt.
- Das Decarbonisierungsglühen wird bei 800 bis 875ºC in einer Atmosphäre bewirkt, die N&sub2; und H&sub2; umfasst, während der Taupunkt kontrolliert wird. Nachfolgend wird in der zweiten Hälfte des Decarbonisierungsglühens oder nach dem Ende des Decarbonisierungsglühens oder in beiden vorstehend beschriebenen Stadien in der gleichen Anlage oder in einer getrennt bereit gestellten Anlage nitriert. In diesem Fall beträgt der optimale Stickstoffgehalt 150 ppm oder mehr, vorzugsweise 150 bis 300 ppm, auch wenn er vom Durchmesser des primären rekristallisierten Korns abhängt.
- Danach wird das Material mit einem Glühseparator beschichtet, getrocknet, aufgewickelt und endkistengeglüht. In diesem Fall ist die Zusammensetzung des Glühseparators das zweite charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung und spielt eine wichtige Rolle bei der Erzeugung und Regulierung eines Glasfilms und der Zersetzungsreaktion des Glasfilms. Beim Glühseparator, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat das MgO eine solche Teilchengrößenverteilung, dass 30% oder mehr des MgO aus Teilchen mit einem Durchmesser von 10 um oder weniger bestehen. Ferner sollte es einen CAA-Wert von 50 bis 300 s und einen Hydratwassergehalt von 5% oder weniger aufweisen. Ferner wird eine Verbindung, die hauptsächlich aus einer Cl-Verbindung besteht, als Zusatzstoff für das MgO verwendet. Bei der Herstellung von Produkten ohne einen Glasfilm, eine glatte Stahlblechoberfläche und gute Eisenverlusteigenschaften unterstützt die Cl-Verbindung die vorliegende Erfindung insofern, als sie dazu dient, den erzeugten Glasfilm während des abschließenden Schlussglühens zu entfernen. Der Glasfilm dient dazu, die Nitrierreaktion und die Denitrierreaktion während des Endkistenglühens zu regulieren und den Inhibitorgehalt des Stahlblechs zu regulieren. Deshalb kann die bloße Erzeugung eines Glasfilms nicht für die Entwicklung von guten sekundär rekristallisierten Körnern sorgen, so dass es unmöglich ist, die Wirkung der Verringerung der Eisenverluste, die sich aus einer glatten Stahlblechgrenzfläche ableiten, zu erzielen. Aus diesem Grund ist es, um ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte und sehr geringen Eisenverlusten beriet zu stellen, was die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, notwendig, einen Glasfilm zu erzeugen, der dann entfernt wird. Die Cl-Verbindung beschleunigt die Reaktion von SiO&sub2;, das beim Decarbonisierungsglühen auf der Oberfläche des Stahlblechs erzeugt wird, mit MgO als Glühseparator zu einem Glasfilm bei einer niedrigeren Temperatur als sie üblicherweise zur Erzeugung des Glasfilms notwendig ist, und erzeugt dann ein Eisenchlorid an der Grenzfläche von Film und Matrix, wodurch der Film entfernt wird. Neben den Cl-Verbindungen bewirken S-Verbindungen, Carbonate, Nitrate und Sulfate die vorstehend beschriebene Reaktion und Li, K, Bi, Na, Ba, Ca, Mg, Zn, Fe, Zr, Sn, Sr und Al sind als damit kombinierte Elemente verwendbar. Beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem sich die sekundäre Rekristallisation durch den Schritt des Erhitzens einer Bramme auf eine niedrige Temperatur + des Nitrierens nach dem Decarbonisierungsglühen entwickelt, ist die Cl-Verbindung beim Erzielen von hoher magnetischer Flussdichte am wirkungsvollsten.
- Im Hinblick auf die zuzugebende Menge einer solchen Verbindung wird, wenn die Menge weniger als die im Anspruch angegebene beträgt, keine zufrieden stellende Wirkung auf die Entfernung des Films erzielt, während die magnetische Flussdichte abfällt, wenn die Menge zu groß ist. Also wird es möglich, ein kornorientiertes Elektrostahlblech ohne Glasfilm, umfassend Forsterit und/oder Spinell, oder ohne merklichen Glasfilm bereit zu stellen. Neben dem Glühseparator sind die Bedingungen für das Endkistenglühen als drittes charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung wichtig für die vorliegende Erfindung.
- Ausführliche Experimente und Untersuchungen, die von den hier genannten Erfindern durchgeführt wurden, haben aufgedeckt, dass die Bedingungen der Glühatmosphäre ein wichtiger Faktor bei der Stabilisierung der sekundären Rekristallisation und Erhöhung der magnetischen Flussdichte sind, wenn wie in der vorliegenden Erfindung von einem Schritt des Nitrierens nach dem Decarbonisierungsglühen Gebrauch gemacht wird, um einen Inhibitor hauptsächlich aus (Al, Si)N zu erzeugen und die Bildung eines Glasfilms zu steuern und eine Zersetzungsreaktion des Glasfilms zu bewirken, indem ein Glühseparator und Bedingungen beim abschließenden Schlussglühen eingesetzt werden.
- Genauer gesagt beginnt die sekundäre Rekristallisation, wenn wie in der vorliegenden Erfindung ein (Al, Si)N-Inhibitor im Wesentlichen ohne Verwendung von MnS als Inhibitor eingesetzt wird, bei etwa 1.100ºC, was höher ist als im Fall des herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Stärke des Inhibitors auf einem konstanten Niveau zu halten, während die Hemmung der Bildung des Glasfilms und die Zersetzungsreaktion des Glasfilms bewirkt werden, bis die Temperatur den Bereich des Beginns der sekundären Rekristallisation erreicht.
- Der Grund dafür ist, dass beim Verfahren, bei dem der Glühseparator einmal die Bildung eines Glasfilms auslöst und dann die Zersetzungsreaktion des Glasfilms anregt, die Zersetzung des Inhibitors im Stahl rasch von dem Zeitpunkt an fortschreitet, an dem die Zersetzungsreaktion des Glasfilms beginnt. Aus diesem Grund können weder gute sekundäre Rekristallisation noch hohe magnetische Flussdichte erreicht werden, ohne dass unter den spezifischen Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung schlussgeglüht wird.
- Im Hinblick auf die Bedingungen beim Endkistenglühen wird die Temperatur beim Erhöhen der Temperatur, während dessen die Zersetzungsreaktion des Glasfilms beginnt, in einer Atmosphäre mit einem N&sub2;-Gehalt von 30% oder mehr angehoben, bis sie die Durchwärmtemperatur erreicht. Dies ermöglicht die Stabilisierung von (Al, Si)N bis zum Beginn der sekundären Rekristallisation. Die Aufheizgeschwindigkeit beträgt beim Endkistenglühen 20ºC/Std. oder weniger. Wenn sie 20ºC/Std. übersteigt, wird die. Wachstumsgeschwindigkeit der sekundären Rekristallisation unangemessen, was die Integrationsdichte bei der Orientierung des Produkts verschlechtert, so dass kein zufrieden stellend hoher B&sub8;-Wert erhalten werden kann.
- Das endkistengeglühte Stahlblech wird dann mit einer Isolierbeschichtungslösung gebrannt und zusammen mit Neuformen und Spannungsfreiglühen in einer Durchlaufglühstraße bei 800 bis 900ºC wärmegeglättet. Vor oder nach dem Wärmeglätten wird eine Furche oder gepunktete Vertiefung mit einer Tiefe von 5 bis 50 um mit Abständen von 2 bis 15 mm unter einem Winkel von 45 bis 90º zur Walzrichtung mittels Laserstrahl, einer Zahnwalze, einer Presse, Anreißen, lokalem Ätzen usw. aufgebracht. Danach werden je nach Anwendung auf Seiten der Kunden verschiedene Isolierbeschichtungslösungen aufgetragen Lind das beschichtete Material wird gebrannt. Wenn die Isolierbeschichtungslösung eingesetzt wird, um dem Film Spannung zu verleihen, wird das Stahlblech mit einer Beschichtungslösung, umfassend ein Phosphat oder kolloidales Siliziumdioxid, wie in JP-B-53-28375 beschrieben, beschichtet und dann gebrannt. Ferner wird, wenn eine gute Bearbeitbarkeit bei dessen Verwendung auf Seiten der Kunden erforderlich ist, die Oberfläche des wärme geglätteten Stahlblechs mit einer organischen Beschichtungslösung oder einer halborganischen Beschichtungslösung beschichtet und dann gebrannt. In einer anderen Ausführungsform kann die Oberfläche des wärmegeglätteten Stahlblechs mit einer anorganischen Beschichtungslösung beschichtet, gebrannt und dann mit einer organischen Beschichtungslösung beschichtet und gebrannt werden, um einen Film mit einer Doppelschichtstruktur zu erzeugen. Wenn ein organisches filmerzeugendes Mittel verwendet wird, wird (1) wenigstens eine komplett organische Beschichtungslösung, ausgewählt aus Acryl-, Polyvinyl-, Vinylacetat-, Epoxy-, Styrol- und anderen Harzen und/oder deren Polymeren und vemetzenden Produkten, oder (2) eine halborganische Beschichtungslösung, umfassend ein Gemisch aus dem im vorstehenden Punkt (1) aufgeführten Harz mit wenigstens einem Vertreter, ausgewählt aus Chromaten, Phosphorsäure, Phosphaten, Borsäure, Boraten usw., aufgetragen und vor der Verwendung des Stahlblechs bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 450ºC zu einer Dicke von 2 bis 6 um gebrannt. Das Auftragen und Brennen mit diesen organischen Beschichtungslösungen trägt zu einer bemerkenswerten Verbesserung der Schlitzbarkeit, Schneidbarkeit, Stanzbarkeit usw. bei. Hinsichtlich der Stanzbarkeit können die herkömmlichen Produkte mit einem Glasfilm etwa 5000 Mal gestanzt werden, wenn ein Stahlschneideisen verwendet wird. Auf der anderen Seite kann gemäß der vorliegenden Erfindung bei Produkten, bei denen die Dicke des Glasfilms 0,3 um oder weniger beträgt, die Stanzbarkeit auf etwa 100.000 Mal verbessert werden, wenn eine anorganische Isolierbeschichtungslösung aufgetragen und gebrannt wird, und auf etwa 2.000.000 Mal, wenn zusätzlich ein halborganisches filmerzeugendes Mittel darauf aufgetragen und gebrannt wird.
- Der Grund für die Begrenzung der wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
- Zu Beginn wird der Grund für die Begrenzung der chemischen Zusammensetzungen der Elektrostahlbramme beschrieben, die als Ausgangsmaterial verwendet wird.
- Im Hinblick auf den C-Gehalt wird, wenn der Gehalt weniger als 0,021% beträgt, die sekundäre Rekristallisation so instabil, dass die magnetische Flussdichte des Produkts selbst im Fall von erfolgreicher sekundärer Rekristallisation gerade einmal etwa 1,80 Tesla, ausgedrückt als B&sub8;-Wert, beträgt. Andererseits sollte, wenn der C-Gehalt 0,075% übersteigt, die Decarbonisierungsglühdauer verlängert werden, so dass sich die Produktivität verringert. Im Hinblick auf den Si-Gehalt variiert der spezifische Widerstand des Produkts in Abhängigkeit vom Si-Gehalt. Wenn der Si-Gehalt weniger als 2,5% beträgt, wird kein zufrieden stellender Eisenverlustwert erhalten. Andererseits treten, wenn er 4,5% übersteigt, häufig Rissbildung und Bruch des Materials während des Kaltwalzens auf, was es unmöglich macht, den Kaltwalzvorgang stabil durchzuführen.
- Eines der charakteristischen Merkmale des Zusammensetzungssystems des erfindungsgemäßen Ausgangsmaterials ist die Begrenzung des S-Gehalts auf 0,014% oder weniger. Nach dem Stand der Technik wird beispielsweise in einem in JP-B-47-25220 offenbarten Verfahren S (Schwefel) als ein Element beschrieben, um als MnS eine Ausscheidung zu erzeugen, der zum Induzieren der sekundären Rekristallisation notwendig ist, und es gibt einen Gehaltsbereich, der die beste Wirkung zeigen kann, wobei der Gehaltsbereich als ein Mengenbereich angegeben wird, der MnS in Form einer festen Eösung beim Stadium des Erhitzens der Bramme vor dem Warmwalzen lösen kann. Als Ergebnis von Untersuchungen in den letzten Jahren wurde festgestellt, dass S eine schlechte sekundäre Rekristallisation verschlimmert, wenn eine Bramme eines Materials mit hohem Si-Gehalt auf eine niedrige Temperatur erhitzt und in einem Verfahren zur Herstellung von unidirektional kornorientiertem Elektrostahlblech warm gewalzt wird, wo (Al, Si)N als notwendige Ausscheidung für die sekundäre Rekristallisation eingesetzt wird. Wenn der Si- Gehalt des Materials 4,5% oder weniger beträgt, tritt, wenn der S-Gehalt 0,014% oder weniger, vorzugsweise 0,0070% oder weniger beträgt, keinerlei schlechte sekundäre Rekristallisation auf.
- In der vorliegenden Erfindung wird (Al, Si)N als notwendige Ausscheidung für die sekundäre Rekristallisation eingesetzt. Damit der notwendige minimale AlN-Gehalt gewährleistet ist, ist es notwendig, dass der Gehalt an säurelöslichem Al bzw. an N 0,010% oder mehr bzw. 0,0030% oder mehr beträgt. Wenn der Gehalt an säurelöslichem Al 0,040% übersteigt, wird jedoch der AlN-Gehalt während des Warmwalzens unpassend, was die sekundäre Rekristallisation instabil macht. Aus diesem Grund ist der Gehalt an säurelöslichem Al auf 0,010 bis 0,040% eingeschränkt. Andererseits tritt, wenn der N-Gehalt 0,0130% übersteigt, nicht nur Oberflächenrissbildung an der Oberfläche des Stahlblechs auf, die als "Gussblase" bezeichnet wird, sondern der Durchmesser des primären rekristallisierten Korns kann auch nicht gesteuert werden. Aus diesem Grund ist der N-Gehalt auf 0,0030 bis 0,0130% eingeschränkt.
- Wenn der Mn-Gehalt weniger als 0,05% beträgt, wird die sekundäre Rekristallisation instabil. Wenn er übermäßig hoch ist, ist jedoch die Verwendung von Mn in einer Menge, die einen bestimmten Wert übersteigt, hinsichtlich der Kosten von Nachteil, wenn der B&sub8;-Wert hoch wird. Aus diesem Grund ist der Mn-Gehalt auf 0,05 bis 0,45% eingeschränkt.
- Das erfindungsgemäße Decarbonisierungsglühen sollte die Bedingungen erfüllen, dass der Sauerstoffgehalt 900 ppm oder weniger betragen sollte und das Verhältnis von Fe-Oxiden zu SiO&sub2; 0,20 oder weniger ist. Wenn der Sauerstoffgehalt 900 ppm übersteigt, nehmen die Gehalte an SiO&sub2; und Fe-Oxiden unweigerlich zu und die Dicke des Oxidfilms wird auch groß, was für die Glasfilmzersetzungsreaktion beim Endkistenglühen von Nachteil ist. Genauer gesagt verbleibt SiO&sub2; gerade unter der Oberfläche, was die Wirkung der Verbesserung der Bearbeitbarkeit schwächt oder es unmöglich macht, die Oberfläche in einen vollständig spiegelglänzenden glasfreien Zustand zu bringen. Zudem ist dies die Ursache für die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften. Da die Bildung von übermäßigem SiO&sub2; die Zersetzung von AIN usw. als dem Inhibitor im Stahl durch die Einwirkung von SiO&sub2; vor dem Beginn der sekundären Rekristallisation beschleunigt, tritt darüber hinaus das Problem auf, dass keine gute Orientierung erzielt werden kann. Wenn der Oxidationsgrad äußerst eingeschränkt ist, sollte jedoch die Decarbonisierdauer verlängert werden, so dass sich die Produktivität verringert. Der Oxidationsgrad liegt vorzugsweise im Bereich von 400 bis 700 ppm, ausgedrückt als Sauerstoffgehalt.
- Wenn bei der Herstellung von Stahl durch ein Schmelzverfahren der P-Gehalt 0,045% oder weniger beträgt, ist die Wirkung der Verbesserung der magnetischen Flussdichte klein. Andererseits werden, wenn der P-Gehalt 0,20% übersteigt, die Bleche so brüchig, dass es schwierig wird, das Kaltwalzen durchzuführen.
- Der P-Gehalt des Produkts ist für die vorliegende Erfindung wichtig. P wird in Form einer festen Lösung in Eisen gelöst und ein Teil davon liegt in ausschiedenem Zustand vor. P ist sehr nützlich, um den Eisenverlust des Produkts zu verringern, und um die Wirkung zu erzielen, ist es notwendig, dass der P-Gehalt mindestens 0,03% beträgt. Übersteigt andererseits der P-Gehalt 0,15%, wird das Produkt brüchig, was schädlich für die Bearbeitbarkeit des Produkts, beispielsweise die Stanzbarkeit, ist, so dass das Produkt zur Verwendung ungeeignet ist.
- Das Verhältnis von Fe-Oxiden zu SiO&sub2; im Oxidfilm ist auf 0,20 oder weniger begrenzt. Wenn dieses Verhältnis 0,20 übersteigt, erhöht sich, da die Glasfilmbildungsreaktion in der ersten Hälfte des Schlussglühens beträchtlich beschleunigt ist, das Ausmaß der Bildung von Forsterit, was die Reaktion im nachfolgenden Schrift der Zersetzung des Forsterits behindert. Wenn das Verhältnis von FeO zu SiO&sub2; 0,20 oder weniger beträgt, ist es möglich, nach dem Ende des Schlussglühens mittels der erzielten Wirkungen ein Stahlblech im Wesentlichen ohne Glasfilm bereit zu stellen, beispielsweise durch Zugabe von Zusatzstoffen zum MgO.
- Der Stickstoffgehalt des Stahlblechs nach dem Ende des Decarbonisierungsglühens ist auf 150 ppm oder mehr begrenzt. Diese Anforderung sollte erfüllt sein, damit der Inhibitor (Al, Si)N gebildet wird, der notwendig ist, um stabil für gute sekundär rekristallisierte Körner im erfindungsgemäßen Verfahren zu sorgen. Wenn der Stickstoffgehalt weniger als 150 ppm beträgt, wird die sekundäre Rekristallisation so instabil, dass leicht feine Kömer auftreten. Andererseits treten, wenn der Stickstoffgehalt 300 ppm übersteigt, in nachfolgenden Reaktionen, wie einer Denitrierreaktion, Rauheit und Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Stahlblechs auf, oder ein so hoher Stickstoffgehalt wird oft beim darauffolgenden Schritt der Reinigung nachteilig; Aus diesem Grund ist es erwünscht, dass der Stickstoffgehalt 300 ppm oder weniger beträgt.
- Bei MgO, das im Glühseparator verwendet wird, gibt es eine Begrenzung für den Teilchendurchmesser, CAA-Wert und Hydratations-ig-Verlust.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Material glasfrei gemacht, indem ein mäßiger Glasfilm, der in der ersten Hälfte des Temperaturanstiegs beim Endkistenglühen erzeugt wurde, durch eine chemische Reaktion zersetzt und entfernt wird. Genauer gesagt ist es notwendig, um den Inhibitor bis zum Beginn der sekundären Rekristallisation in der ersten Hälfte des Endkistenglühens zu stabilisieren, zu diesem Zeitpunkt den Effekt des Verhinderns von zusätzlicher Oxidation, Nitrieren usw. durch eine geeignete Menge an Glasfilm auszunutzen, und dies ist wichtig, um ein glasfreies Produkt mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften bereit zu steilen.
- Zu diesem Zweck ist es wichtig, dass das MgO als solches als die Hauptkomponente des Glühseparators eine geeignete Reaktivität besitzt. Genauer gesagt schreitet, wenn die Reaktivität des MgO sehr niedrig ist, die Reaktion zur Bildung von Forsterit in der ersten Hälfte des Temperaturanstiegs beim Endkistenglühen nicht fort, so dass mit dem Film keine versiegelnde Wirkung erzielt werden kann. In diesem Fall wird selbst bei erfolgreicher sekundärer Rekristallisation die Kristallorientierung sehr schlecht, oder zusätzliche Oxidation bewirkt, dass restliches SiO&sub2; , Al&sub2;O&sub3; oder deren Spinell gerade unter der Oberfläche des Stahlblechs auftreten, was den Eisenverlust verschlechtert. Aus diesem Grund ist MgO auf eine solche Teilchengrößenverteilung begrenzt, dass 30% oder mehr der MgO-Teilchen einen Durchmesser von 10 um oder weniger besitzen. Wenn dieser Anteil weniger als 30% beträgt, wird die Reaktivität so niedrig, dass die vorstehend beschriebene Wirkung nicht erreicht werden kann. Ferner ist der CAA-Wert von MgO auf 50 bis 300 s begrenzt. Wenn dieser Wert weniger als 50 s beträgt, schreitet die Hydratation für die Verwendung in großtechnischem Maßstab sehr rasch fort, so dass es schwierig wird, den Wasserstoff-ig-Verlust zu kontrollieren. Andererseits wird, wenn der CAA-Wert 300 s übersteigt, die Reaktivität der MgO-Teilchen so niedrig, dass es unmöglich wird, in der ersten Hälfte des Endkistenglühens Forsterit in mäßigem Umfang zu erzeugen. Der Hydratations-ig-Verlust von MgO ist auf 5% oder weniger begrenzt. Wenn der Wassergehalt 5% übersteigt, wird der Taupunkt zwischen Stahlblechen so hoch, dass in der ersten Hälfte des Temperaturanstiegs zusätzliche Oxidation auftritt, was es schwierig macht, die Oberfläche des Stahlblechs homogen glasfrei zu machen. In extremen Fällen hat dies sogar Einfluss auf den Inhibitor, was die schlechte sekundäre Rekristallisation verschlimmert. Im Hinblick auf Zusatzstoffe zum MgO wird wenigstens ein Vertreter aus Chloriden, Carbonaten, Nitraten, Sulfaten und Sulfiden von Li, K, Bi, Na, Ba, Ca, Mg, Zn, Fe, Zr, Sn, Sr, Al usw. in einer Menge von 2 bis 30 Gewichtsteilen eingebracht, bezogen auf 100 Gewichtsteile MgO. Die Zugabe dieser Verbindungen bewirkt zuerst, dass sich ein mäßig dünner Forsteritfilm auf der Oberfläche des Stahlblechs in der ersten Hälfte des Temperaturanstiegs beim Schlussglühen bildet. Anschließend wird die Bildung von Forsterit gehemmt und zusätzliche Oxidation wird verhindert. In der zweiten Hälfte des Temperaturanstiegs wird die Filmschicht durch eine Fe-Ätzreaktion in der Filmschicht zersetzt, was also die Oberfläche des Stahlblechs glasfrei macht. Wenn die Menge der Zugabe dieser Verbindungen weniger als 2 Gewichtsteile beträgt, schreitet die Zersetzungsreaktion des Forsterits, der in der ersten Hälfte des Temperaturanstiegs erzeugt wurde, nicht ausreichend fort, so dass ungünstigerweise der Glasfilm nicht entfernt verbleibt. Andererseits diffundieren, wenn die Menge der Zugabe der vorstehend beschriebenen Verbindungen 30 Gewichtsteile übersteigt, Bestandteile im Zusatzstoff ungünstigerweise und dringen in das Stahlblech ein, wo sie zu Zwischenkornätzen Anlass geben oder Einfluss auf den Inhibitor oder auf die nachfolgende Reinigung haben. Die Menge der Zugabe liegt besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 Gewichtsteilen.
- Die Bedingungen beim Endkistenglühen sind besonders wichtig für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Bildung eines mäßigen Glasfilms und die Zersetzung des Glasfilms beim Endkistenglühen bewirkt werden.
- Im Allgemeinen wird N&sub2;, H&sub2; oder ein Gasgemisch, umfassend N&sub2; und H&sub2;, als Gasatmosphäre beim Endkistenglühen der kornorientierten Elektrostahlbleche verwendet. Die Verwendung eines Gasgemischs, das N&sub2; und H&sub2; umfasst, ist hinsichtlich der Kontrolle der Oxidation auf der Oberfläche des Stahlblechs und der Kosten von Vorteil. In der vorliegenden Erfindung wird, um die Stärke des Inhibitors bei der Reaktion zum glasfrei Machen der Oberfläche des Stahlblechs zu regulieren, eine Atmosphäre, die einen N&sub2;-Gehalt von wenigstens 30% oder mehr aufweist und N&sub2;, H&sub2; und weitere Inertgase umfasst, als Gasatmosphäre während des Temperaturanstiegs verwendet. Wenn der Partialdruck von N&sub2; kleiner als 30% ist kann die Wirkung nicht erzielt werden, dass die Schwächung von (Al, Si)N verhindert wird, die während der Reaktion zum glasfrei Machen der Oberfläche des Stahlblechs bewirkt wird, so dass ein Material mit hoher magnetischer Flussdichte nicht stabil bereit gestellt werden kann. Die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften ist besonders unter solchen Atmosphärenbedingungen beträchtlich, bei denen der N&sub2;-Gehalt 20% oder weniger beträgt. Wenn die Atmosphäre 100% N&sub2; umfasst, tritt in einigen Eigenschaftswerten Oxidation auf, Grund einer Zunahme des Oxidationsgrades zwischen Stahlblechen auf, was oft bewirkt, dass die Oberfläche des Stahlblechs uneben wird. Der N&sub2;-Gehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 90%.
- Auch wenn das Stahlblech über den ganzen Zeitraum des Temperaturanstiegs in dieser Atmosphäre geglüht werden kann, kann bei der Verwendung von Gas mit einem N&sub2;-Gehalt von 30% oder mehr zusätzliche Oxidation in Abhängigkeit von den MgO-Bedingungen auftreten, so dass es bevorzugt wird, die Gasatmosphäre zu verändern, nachdem die Temperatur etwa 700ºC erreicht hat, was am wirksamsten zur Stabilisierung von (Al, Si)N ist.
- In der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, dass die Durchwärmtemperatur beim Endkistenglühen im Bereich von 1180 bis 1250ºC liegt. Bei der vorliegenden Erfindung ist das Material zu einem Zeitpunkt in einem glasfreien Zustand, an dem die Temperatur die Durchwärmtemperatur im Endkistenglühen erreicht hat. Wird das Material der Durchwärmtemperatur ausgesetzt, erfolgt weiteres thermisches Ätzen, was die Oberfläche des Stahlblechs spiegelglänzend macht. Wenn die Durchwärmtemperatur unter 1180ºC liegt, ist nicht nur diese Wirkung gering, sondern es wird auch die Reinigung benachteiligt. Wenn andererseits die Durchwärmtemperatur 1250ºC übersteigt, ist die Wirkung des spiegelglänzend Machens der Oberfläche des Stahlblechs begrenzt und es besteht die Möglichkeit, dass die Form des Coils schlecht wird und im Kantenbereich Festfressen auftritt. Die Aufheizgeschwindigkeit beim Endkistenglühen ist auf 20ºC/Std. oder weniger begrenzt. Wenn die Aufheizgeschwindigkeit diesen Wert übersteigt, übersteigt die Zersetzungsgeschwindigkeit des Inhibitors die Wachstumsgeschwindigkeit des sekundär rekristallisierten Korns, was das Wachstum von Kristallkörnern mit optimaler Orientierung hemmt, so dass der B&sub8;-Wert fällt.
- Danach wird das resultierende Stahlblech mit einer Isolierbeschichtungslösung beschichtet und wärmegeglättet. In diesem Fall wird der Oberfläche des Stahlblechs vor oder nach dem Wärmeglätten mittels eines Laserstrahls, einer Zahnwalze, einer Presse, Anreißen, lokalen Ätzens oder dergleichen mit einer Furche oder Perforation, Vertiefung oder Rille versehen. Der Zustand von Riss, Vertiefung oder Rille kann in Abhängigkeit von der Verwendung des Elektrostahlblechs variieren. Wenn Kunden die Elektrostahlbleche bei der Herstellung von Eisenkernen verwenden, ohne Spannungsfreiglühen durchzuführen, kann die Tiefe sogar weniger als 5 um betragen, mit dem Zweck, die durch geeignete Spannung erzielte Wirkung auszunutzen. Wenn andererseits das Elektrostahlblech zur Herstellung eines coil-gewickelten Kerns verwendet wird, der Spannungsfreiglühen erfordert, ist der Zustand von Riss, Vertiefung oder Rille wichtig. In diesem Fall werden Riss, Vertiefung oder Rille mit einer Tiefe von 5 bis 50 um mit Abständen von 2 bis 15 mm unter einem Winkel von 45 bis 90º zur Walzrichtung aufgebracht. Der Winkel liegt vorzugsweise so nahe an 90º wie möglich. Wenn aus Gründen der Bearbeitbarkeit eine Verkleinerung des Winkels erforderlich ist, kann, die Wirkung des Bereitstellens von Riss, Vertiefung oder Rille erzielt werden, wenn der Winkel 45º oder mehr beträgt. Auch wenn die Breite von Riss, Vertiefung oder Rille nicht besonders begrenzt ist, ist sie vorzugsweise so schmal wie möglich. Wenn die Tiefe kleiner als 5 um ist, ist die Wirkung zur Verbesserung des Eisenverlustwerts nach dem Glühen gering. Wenn andererseits die Tiefe 50 um übersteigt, wird die Verringerung der magnetischen Flussdichte groß, was hinsichtlich der Eigenschaften bei hohem magnetischen Feld unvorteilhaft ist. Wenn die Richtung des Oberflächenrisses außerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liest, kann die Wirkung zur Verbesserung des Eisenverlusts nicht erzielt werden oder es tritt eine Verschlechterung des Eisenverlusts auf.
- Darüber hinaus wird eine anorganische, organische Oder halborganische Beschichtungslösung oder dergleichen als Mittel zur Erzeugung einer Isolierbeschichtungslösung zum Beschichten und Brennen in Abhängigkeit vom Verwendungszweck des Elektrostahlblechs verwendet. Wenn die Spannungswirkung und Hitzebeständigkeit erforderlich sind, wird das Stahlblech mit einem Behandlungsmittel, das hauptsächlich aus kolloidalem Siliziumdioxid und einem Phosphat besteht, oder mit einem Behandlungsmittel, das allein aus einem Phosphat besteht, beschichtet und gebrannt. Die Beschichtungsdicke ist auf 2 bis 6 um begrenzt. Wenn die Dicke unterhalb dieses Bereichs liegt, wird keine Wirkung erzielt. Wenn andererseits die Dicke diesen Bereich übersteigt, verursacht die Absenkung des Raumfaktors, dass Eigenschaften verloren gehen, wenn das Produkt in einen Transformator eingearbeitet wird. Wenn gute Bearbeitbarkeit erforderlich ist, wird das Stahlblech einmal oder zweimal oder öfter mit einer anorganischen, organischen oder halborganischen Beschichtungslösung beschichtet und gebrannt.
- Es wird erwogen, dass ein Material mit sehr geringen Eisenverlusten und ohne Glasfilm über den folgenden Mechanismus mit der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann.
- Bei der vorliegenden Erfindung wird zu Beginn eine geeignete Menge an Glasfilm in der ersten Hälfte des Schritts des Temperaturanstiegs beim Endkistenglühen erzeugt, indem eine geeignete Menge eines Oxidfilms mit kontrollierter Reaktivität, der beim Decarbonisierungsglühen erzeugt wurde, von MgO mit kontrollierter Reaktivität und von Zusatzstoffen verwendet wird. Dies verleiht der Oberfläche des Stahlblechs eine geeignete versiegelnde Wirkung, was zur Stabilisierung von Inhibitoren, wie AIN, beiträgt. Dann schreitet in der zweiten Hälfte des Temperaturanstiegs beim Endkistenglühen die Ätz- und Zersetzungsreaktion des Glasfilms auf Grund der Einwirkung der Zusatzstoffe fort, die in MgO eingebracht wurden, wie Chloride, Carbonate, Sulfate, Nitrate und Sulfide. Ferner tritt beim nachfolgenden Durchwärmen bei hoher Temperatur beim Endkistenglühen eine thermische Ätzwirkung ein. In diesem Stadium sind unebene Teile der Oberfläche der Matrix des Stahlblechs, die durch Oberflächenaufrauen während des Kaltwalzens, Bildung eines unebenen Oxidfilms beim Decarbonisierungsglühen usw. erzeugt wurden, glatt, so dass die Oberfläche des Stahlblechs spiegelglänzend wird. Das liegt daran, dass die Bewegung von Atomen an der Oberfläche während der Wärmebehandlung bei hoher Temperatur dadurch erleichtert wird, dass die Oberfläche des Stahlblechs glasfrei gemacht wird, was die Oberflächenspannung verringert, so dass die Oberfläche des Stahlblechs glatt ist. Bei einem solchen Reaktionsverfahren sind die Stabilisierung und Stärkung des Inhibitors wichtig, bis die sekundäre Rekristallisation beginnt. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Erfindung der N&sub2;&submin; Partialdruck kontrolliert. Dies ermöglicht, dass die Stabilisierung des Inhibitors beibehalten wird, so dass ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte bereit gestellt werden kann.
- Wenn mit dem so erhaltenen glasfreien kornorientierten Elektrostahlblech mit hoher magnetischer Flussdichte eine Aufteilung der magnetischen Domänen durchgeführt wird, kann eine beträchtliche Verbesserung des Eisenverlusts gegenüber dem Eisenverlust von herkömmlichem kornorientiertem Elektrostahlblech mit Glasfilm und hoher magnetischer Flussdichte erzielt werden.
- Es wird angenommen, dass dieser Effekt auf der folgenden Tatsache beruht. Zwei Wirkungen, d. h. eine Wirkung, die sich daraus ableitet, dass ein Glasfilm und eine interne Oxidschicht, die bei Produkten mit Glasfilm beobachtet wird, fehlen, und eine Wirkung, die sich von der glatten Oberfläche mit geringer Unebenheit ableietet, verhindern das Auftreten eines Verankerungsphänomen bei der Bewegung der Domänengrenzen während der Aufteilung der magnetischen Domänen. Dies führt zusammen mit der Wirkung einer hohen magnetischen Flussdichte zur Bereitstellung eines beträchtlichen Effekts, so dass ein Material mit sehr geringen Eisenverlusten hergestellt werden kann.
- Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben.
- Ein Stahl, umfassend in Gew.-% 3,50% Si, 0,054% C, 0,14% Mn, 0,008% S, 0,0295% Al und 0,073% N, wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen bestand, wurde mittels Stranggießen zu einer Bramme gegossen. Die Bramme wurde auf 1.200ºC erhitzt, warm gewalzt, geglüht, dekapiert und zu einem Blech mit einer Dicke von 0,22 mm kalt gewalzt, das dann 110 s decarbonisierungsgeglüht wurde. In diesem Fall wurde das Decarbonisierungsglühen bei zwei Temperaturniveaus von 830ºC und 840ºC durchgeführt. Der mittlere Korndurchmesser der primär rekristallisierten Kömer und der Anteil der Kömer mit einem mehr als doppelt so großen Durchmesser wie der mittlere Korndurchmesser sind in Fig. 2 gezeigt. Die decarbonisierungsgeglühten Stahlbleche wurden nitriert, so dass sie einen Stickstoff- (N) gehalt von 226 ppm aufwiesen, mit einem Glühseparator, umfassend ein Chlorid, ein Carbonat, ein Nitrat, ein Sulfat oder dergleichen, beschichtet und dann, endkistengeglüht. Der Hochtemperatur-Endkistenglühzyklus wurde unter den zwei in den Fig. 1 (A) und 1 (B) gezeigten Bedingungen bewirkt. In einer kontinuierlichen Anlage wurden die sekundär rekristallisierten Stahlbleche 10 s sanft mit 2,5% Schwefelsäurelösung bei 80ºC dekapiert, mit einer Isolierbeschichtungslösung, umfassend 50 kg 50%iges Al(H&sub2;PO&sub4;)&sub3;, 70 kg 30%iges kolloidales Siliziumdioxid und 5 kg CrO&sub3;, beschichtet und dann gebrannt und 30 s bei 850ºC wärmegeglättet. Danach wurden den Stahlblechen in der Richtung senkrecht zur Walzrichtung unter den Bedingungen 5 mm Abstand in Walzrichtung, 0,15 mm Bestrahlungsbreite und 2,0 um Bestrahlungsmarkentiefe Spannung verliehen, wodurch Endprodukte bereit gestellt wurden.
- Die Bedingungen für Zusatzstoffe zu den Glühseparatoren werden in Tabelle 1 aufgeführt und die Testergebnisse werden in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 1
- * Beispiele bilden keinen Teil der Erfindung. Tabelle 2 Magnetische Eigenschaften des Blechprodukts: B&sub8;-Wert (T)/W&sub1;&sub7;/&sub5;&sub0;-Wert (W/kg) (-: Versagen der sekundären Rekristallisation)
- (*: Erfindung)
- Bei allen erfindungsgemäßen Materialien betrug die Dicke des Oxidfilms auf der Oberfläche des Stahlblechs vor der Beschichtung mit einem Isolierfilm 0,3 um oder weniger, das heißt, die Oberfläche konnte erfolgreich glasfrei gemacht werden. Wenn die Aufheizgeschwindigkeit beim Endkistenglühen verringert wurde, konnte ein sehr hoher B&sub8;- Wert erhalten werden, indem der N&sub2;-Partialdruck erhöht und die Decarbonisierungsglühtemperatur gesenkt wurde.
- Ein Stahlmaterial, umfassend in Gew.-% 0,054% C, 3,35% Si, 0,12% Mn, 0,032% säurelösliches Al, 0,007% S und 0,0072% N, wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen bestand, wurde zu einem Blech mit einer Dicke von 1,6 mm warm gewalzt, 2 Min. bei 1.130ºC geglüht, dekapiert und zu einem Blech mit einer Enddicke von 0,15 um kalt gewalzt.
- Dann wurde das Stahlblech unter Bedingungen von 25% N&sub2; + 75% H&sub2; und einem Taupunkt von 65ºC bei 830ºC 70 s decarbonisierungsgeglüht und in einer trockenen Atmosphäre, umfassend 25% N&sub2;, 75% H&sub2; und NH&sub3; bei 750ºC 30 s nitriert, so dass sich ein Stickstoff- (N) gehalt von 220 ppm ergab, wodurch ein zu testendes Material bereit gestellt wurde. Dieses Stahlblech wurde mit einem Glühseparator mit einer in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung beschichtet und das Endkistenglühen wurde durchgerührt, wobei die Atmosphärenbedingungen auf die in den Fig. 1 (A) und 1 (B) gezeigten geändert wurden. Dieses Stahlblech wurde 10 s sanft mit 2% H&sub2;SO&sub4; bei 80ºC dekapiert, um die Oberfläche des Stahlblechs zu aktivieren. Die Oberfläche des Stahlblechs wurde mit einer Isolierbeschichtungslösung, umfassend 100 ml 20% kolloidales SiO&sub2;, 25 ml 50% einbasiges Aluminiumphosphat, 25 ml 50% einbasiges Magnesiumphosphat und 7 g Chromsäureanhydrid, beschichtet, so dass die Dicke des Films nach dem Einbrennen 4 um betrug und 30 s bei 830ºC gebrannt, um ein Produkt bereit zu stellen. Das Erscheinungsbild der Oberfläche, die Bedeckung mit Glasfilm und die magnetischen Eigenschaften der Stahlbleche in diesem Experiment sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 3 Tabelle 4
- Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, konnte bei allen Materialien, die mit den erfindungs gemäßen Glühseparatoren beschichtet wurden, die Oberfläche im Wesentlichen vollständig glasfrei gemacht werden und zeigte einen metallischen Glanz, so dass Stahlbleche mit einer spiegelglänzenden Oberfläche bereit gestellt werden konnten. Bei allen erfindungsgemäßen Materialien betrug die Bedeckung mit Glas 1 g/m² oder weniger, das heißt, der Glasfilm wurde kaum gebildet. Hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wiesen alle Materialien, die unter den Bedingungen (A) endkistengeglüht wurden, eine hohe magnetische Flussdichte und einen geringen Eisenverlustwert auf, während alle Materialien, die unter den Vergleichsbedingungen (B) endkistengeglüht wurden, eine schlechte sekundäre Rekristallisation und schlechte magnetische Eigenschaften aufwiesen. Alle erfindungsgemäßen Materialien waren den Vergleichsmaterialien weit überlegen, was wiederholte Biegung anbelangt. Ferner zeigten die erfindungsgemäßen Materialien auch hinsichtlich der Anzahl der Stanzungen bemerkenswert ausgezeichnete Ergebnisse.
- Mit dem gleichen Material, wie in Beispiel 2 eingesetzt, wurde die gleiche Behandlung wie in Beispiel 2 durchgerührt und es wurde zu einem Blech mit einer Enddicke von 0,225 mm warm gewalzt. Dieses Stahlblech wurde unter Bedingungen von 25% N&sub2; + 75% H&sub2; und einem Taupunkt von 65ºC bei 840ºC 90 s decarbonisierungsgeglüht und nachfolgend in einer trockenen Atmosphäre, umfassend 25% N&sub2;, 75% H&sub2; und NH&sub3; bei 750ºC 30 s nitriert. wobei der NH&sub3;-Gehalt variiert wurde, so dass sich ein Stickstoff- (N) gehalt von 200 ppm ergab. Danach wurde das Stahlblech mit einem Glühseparator mit der in Tabelle 5 angegebenen Zusammensetzung beschichtet und das Endkistenglühen wurde unter den in Fig. 1 (A) gezeigten Bedingungen durchgeführt. Die Oberfläche des Stahlblechs wurde mit einem Beschichtungsmittel. umfassend 100 ml 2,0% kolloidales SiO&sub2;, 50 ml 50% Mg(H&sub2;PO&sub4;)&sub2; und 7 g CrO&sub3;, beschichtet und gebrannt, wobei die Filmdicke variiert wurde. Die Ergebnisse bezüglich des Zustands des Films und der magnetischen Eigenschaften in diesem Experiment sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 5 Tabelle 6
- Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, konnte bei allen erfindungsgemäßen Materialien die Oberfläche im Wesentlichen glasfrei gemacht werden und zeigte einen metallischen Glanz und die Bedeckung mit dem gebildeten Glasfilm betrug 1 g/m² oder weniger. Auch hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wiesen alle Materialien, die mit dem erfindungsgemäßen Glühseparator beschichtet wurden, gute Eisenverlust- und magnetische Flussdichtewerte auf. Ein besonders guter Eisenverlustwert konnte erhalten werden, wenn die Filmdicke 3 um oder mehr betrug. Die erfindungsgemäßen glasfreien Materialien zeigten auch bei den N- und S-Gehalten des Stahls einen beträchtlich niedrigeren Wert als das Vergleichsmaterial mit einem Glasfilm.
- Das Vergleichsmaterial mit einem Glasfilm konnte nicht gereinigt werden und wies einen schlechten Eisenverlustwert auf.
- Ein Stahlmaterial, umfassend in Gew.-% 0,054% C, 3,35% Si, 0,10% Mn, 0,030% säurelösliches Al, 0,007% S und 0,007% N, wobei der Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen bestand, wurde zu einem Blech mit einer Dicke von 2,0 mm warm gewalzt, 2 Min. bei 1.130ºC geglüht, dekapiert und zu einem Blech mit einer Enddicke von 0,225 mm kalt gewalzt.
- Dann wurde das Stahlblech unter Bedingungen von 25% N&sub2; + 75% H&sub2; und einem Taupunkt von 55ºC bei 830ºC 100 s decarbonisierungsgeglüht und in einer trockenen Atmosphäre. umfassend 25% N&sub2;, 75% H&sub2; und NH&sub3; bei 750ºC 30 s nitriert, so dass sich ein Stickstoff- (N) gehalt von 250 ppm ergab, wodurch ein zu testendes Material bereit gestellt wurde. Dieses Stahlblech wurde mit einem Glühseparator mit einer in Tabelle 7 angegebenen Zusammensetzung beschichtet und das Endkistenglühen wurde durchgeführt, wobei die Atmosphärenbedingungen auf die in den Fig. 1 (A) und 1 (C) gezeigten geändert wurden.
- Dieses Stahlblech wurde 10 s sanft mit 2% H&sub2;SO&sub4; bei 80ºC dekapiert, um die Oberfläche des Stahlblechs zu aktivieren. Die Oberfläche des Stahlblechs wurde mit einer Isolierbeschichtungslösung, umfassend 80 ml 20% kolloidales SiO&sub2;, 20 ml 20% kolloidales ZrO&sub2;, 50 ml 50% Al(H&sub2;PO&sub4;)&sub3; und 7 g CrO&sub3;, beschichtet, so dass die Dicke des Films nach dem Brennen 4 um betrug und 30 s bei 830ºC gebrannt, um ein Produkt bereit zu stellen. Das Erscheinungsbild der Oberfläche, die Bedeckung mit Glasfilm und die magnetischen Eigenschaften der Stahlbleche in diesem Experiment sind in Tabelle 7 angegeben. Tabelle 7 Tabelle 8
- Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, konnte bei allen erfindungsgemäßen Materialien die Oberfläche im Wesentlichen vollständig glasfrei gemacht werden und ein gutes glasfreies einheitliches Erscheinungsbild der Oberfläche konnte erhalten werden. Hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wiesen alle Materialien, die unter den Bedingungen (A) endgeglüht wurden, eine hohe magnetische Flussdichte und einen niedrigeren Eisenverlustwert auf als das Vergleichsmaterial mit einem Glasfilm, während alle Materialien, die unter den Bedingungen (C) endgeglüht wurden, eine äußerst geringe magnetische Flussdichte aufwiesen und ein schlechtes Material darstellten. Alle erfindungsgemäßen Materialien waren den Materialien mit einem Glasfilm hinsichtlich der Oberflächenrauheit weit überlegen, das heißt, es bestätigte sich, dass das Erscheinungsbild der Oberfläche durch die vorliegende Erfindung verbessert wurde. Ferner zeigten die erfindungsgemäßen Materialien eine große Verbesserung der Stanzbarkeit als Maß zur Bewertung der Bearbeitbarkeit.
- Mit dem gleichen Material, wie in Beispiel 4 eingesetzt, wurde die gleiche Behandlung wie in Beispiel 4 durchgeführt und es wurde zu einem Blech mit einer Enddicke von 0,225 mm gewalzt. Mit einem Laserstrahl wurde das Stahlblech mit einem Oberflächenriss in der Walzrichtung und einer Richtung senkrecht zur Walzrichtung des Stahlblechs unter den Bedingungen von 5 mm Abstand, 5 um Tiefe und 100 um Breite versehen und das Stahlblech wurde dann unter Bedingungen von 25% N&sub2; + 75% H&sub2; bei 830ºC 100 s decarbonisierungsgeglüht und in einer Atmosphäre, umfassend 25% N&sub2;, 75% H&sub2; und NH&sub3;, nitriert, so dass sich ein Stickstoff- (N) gehalt von 220 ppm ergab. Danach wurde das Stahlblech mit einem Glühseparator mit der in Tabelle 9 angegebenen Zusammensetzung beschichtet und das Endkistenglühen wurde unter den in Fig. 1 (A) gezeigten Bedingungen durchgerührt. Die Oberfläche des Stahlblechs wurde mit einem Isolierfilm bildenden Mittel. umfassend 70 ml 20% kolloidales SiO&sub2;, 25 ml 20% kolloidales ZrO&sub2;, 5 ml 20% kolloidales SnO&sub2;, 50 ml 50% einbasiges Magnesiumphosphat und 5 g CrO&sub3;, beschichtet und gebrannt, wobei die Beschichtungsdicke variiert wurde. Die Ergebnisse bezüglich des Zustands des Films und der magnetischen Eigenschaften in diesem Experiment sind in Tabelle 10 angegeben. Tabelle 9 Tabelle 10
- Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, konnte bei allen erfindungs gemäßen Materialien die Oberfläche im Wesentlichen vollständig glasfrei gemacht werden und zeigte einen metallischen Glanz. Andererseits wurde beim Material, das mit einem Vergleichsglühseparator beschichtet war, ein einheitlicher Glasfilm gebildet, wie in Beispiel 4. Auch hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wiesen alle erfindungsgemäßen Materialien einen guten Eisenverlustwert auf und ein besonders guter Eisenverlustwert wurde erhalten, wenn die Bedeckung mit dem Isolierfilm 3 bis 4,5 um betrug. Im Gegensatz dazu waren beim Vergleichsmaterial die erzielten Eisenverlustwerte schlechter als bei den erfindungsgemäßen Materialien.
- Wie aus den vorstehend beschriebenen Beispielen ersichtlich ist, können gemäß der vorliegenden Erfindung kornorientierte Elektrostahlbleche ohne Glasfilm und mit einer sehr hohen magnetischen Flussdichte und sehr geringen Eisenverlusten, insbesondere kornorientierte Elektrostahlbleche mit einer hohen magnetischen Flussdichte und geringen Eisenverlusten und merklich ausgezeichneter Bearbeitbarkeit, wie Schlitzbarkeit. Schneidbarkeit und Stanzbarkeit, bei geringen Kosten hergestellt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften durch
Erhitzen eines Walzblocks auf eine niedrige Temperatur,
wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Erhitzen einer Bramme, umfassend in Gewichtsprozent 0,021 bis 0,075% C, 2,5 bis
4,5% Si, 0,010 bis 0,040% säurelösliches Al, 0,0030 bis 0,0130% N, gegebenenfalls
0,03 bis 0,15% P, 0,0140% oder weniger S und 0,05 bis 0,45% Mn, wobei der Rest
aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, auf eine Temperatur
unterhalb von 1.280ºC, Warmwalzen der erhitzten Bramme und gegebenenfalls
Glühen des warmgewalzten Blechs, ein- oder zweimaliges oder öfteres Kaltwalzen
des Stahlblechs, wobei zwischen den Kaltwalzungen geglüht wird, um ein
Stahlblech mit einer Enddicke bereit zu stellen, Decarbonisierungsglühen des
kaltgewalzten Blechs, Nitrieren des Stahlblechs, Beschichten des nitrierten
Stahlblechs mit einem Glühseparator, Endkistenglühen des beschichteten
Stahlblechs und Beschichten des geglühten Stahlblechs mit einem Isolierfilm, wobei
der Glühseparator wenigstens eine Cl-Verbindung in einer Menge von 1
Gewichtsteil oder mehr, ausgedrückt als Cl, bezogen auf 100 Gewichtsteile MgO
umfasst, und das Erhitzen beim Endkistenglühen in einer Atmosphäre, umfassend
N&sub2; und H&sub2; mit einem Stickstoffgehalt von 30% oder mehr, mit einer
Aufheizgeschwindigkeit von 20ºC/h oder weniger erfolgt.
2. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1, wobei der Glühseparator als Zusatzstoff wenigstens einen Vertreter,
ausgewählt aus Cl-Verbindungen, S-Verbindungen, Carbonaten, Nitraten und Sulfaten,
in einer Menge von 1 bis 15 Gewichtsteilen enthält, bezogen auf die Gesamtmenge an
Cl, S, (CO&sub3;)²&supmin; und (SO&sub4;)²&supmin;.
3. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1, wobei die Menge an Sauerstoff, die dem Stahlblech beim
Decarbonisierungsglühen zugegeben wird, 900 ppm oder weniger beträgt und das
Verhältnis von Fe-Oxiden zu SiO&sub2; im Oxidfilm 0,20 oder weniger beträgt.
4. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1, wobei die Menge an Stickstoff, die dem Stahlblech beim Nitrierverfahren
zugegeben wird, 150 ppm oder mehr beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1 oder 2, wobei der Glühseparator 100 Gewichtsteile MgO und, dazu
zugegeben, 2 bis 30 Gewichtsteile wenigstens eines Vertreters, ausgewählt aus
Carbonaten. Nitraten. Sulfaten und Sulfiden von Li, K, Bi, Na, Ba, Ca, Mg, Zn, Fe, Zr,
Sn, Sr, Al usw., umfasst wobei das im Glühseparator eingesetzte MgO eine solche
Teilchengröße aufweist, dass 30% oder mehr des MgO aus Teilchen mit einem
Durchmesser von 10 um oder weniger, einer Zitronensäureaktivität (CAA-Wert) von
50 bis 300 s (gemessen bei 30ºC) und einem Hydratations-ig-Verlust von 5% oder
weniger bestehen.
6. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1, wobei bei der Beschichtung des Stahlblechs mit dem Isolierfilm ein- oder
zweimal oder öfter ein Einbrennen durchgeführt wird, so dass die Filmdicke nach dem
Einbrennen im Bereich von 2 bis 6 um liegt.
7. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech mit hoher
magnetischer Flussdichte und ausgezeichneten Eisenverlusteigenschaften nach
Anspruch 1, wobei eine Furche oder gepunktete Vertiefung oder Verspannung unter
einem Winkel von 45 bis 90º zur Walzrichtung des Stahlblechs mit Abständen von 2
bis 15 mm, einer Vertiefungstiefe von 1 bis 25 um und einer Vertiefungsbreite von 500 um
oder weniger mittels einer Presse, einer Zahnwalze, Anreißen, Laserstrahl, lokalem
Ätzen usw. nach wenigstens einem Schritt des Kaltwalzens, Decarbonisierungsglühens,
Schlussglühens und der Isolierfilmbehandlung aufgebracht wird, um die Aufteilung der
magnetischen Domänen zu bewirken.
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