DE69433002T2

DE69433002T2 - Nichtkornorientiertes Siliziumstahlblech und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69433002T2
Application number: DE69433002T
Authority: DE
Inventors: Koji Mizushima Yano; Atsuhito Mizushima Honda; Takashi Mizushima Obara; Minoru Mizushima Takashima
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: EP0655509A1; CA2133168A1; DE69433002D1; KR950008702A; US5676771A; KR100316896B1; CA2133168C; EP0655509B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Siliziumstahlblech mit einem niedrigen Kernverlust und bezieht sich weiterhin auf ein Siliziumstahlblech, das sowohl einen niedrigen Kernverlust als auch einen niedrigen Drehkernverlust hat. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von nicht-kornorientiertem Siliziumstahlblech mit niedrigem Kernverlust und hervorragenden Schwachmagnetfeldeigenschaften.
Beschreibung des Standes der Technik
Nicht-kornorientierte Siliziumstahlbleche werden in großem Umfang als Kernmaterialien für Motoren, Transformatoren und dgl. verwendet. In letzter Zeit verlangte der Wirkungsgrad elektrischer Geräte Verbesserungen unter dem Gesichtspunkt von Energieeinsparungen. Weiterhin ist erforderlich, die Kernverluste weiter zu vermindern.
Das allgemeine Konzept zunehmender Mengen hinzugefügter Legierungselemente, wie Si, Al und dgl., zur Steigerung des spezifischen Widerstandes ist allgemein bekannt als Weg zur Verminderung der Kernverluste von nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen. Die Hinzufügung von Legierungselementen, wie Si, Al und dgl., für diesen Zweck wirft jedoch Probleme auf, weil die Kaltwalzeigenschaften des Stahls durch die Anwesenheit dieser hinzugefügten Elemente beeinträchtigt werden. Darüber hinaus ist eine Zunahme von hinzugefügtem Si und Al wegen der Steigerung der Materialkosten, der Verarbeitung und dgl. nachteilig.
Alternativ wurde die Verminderung der Kernverluste durch Optimierung der gemeinsamen Stahlstruktur durch Verbesserung der Bedingungen beim Kaltwalzvorgang versucht. Eine solche Verfahrenstechnologie ist beispielsweise in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 56-22931 (GB-A-1 514 375) offenbart. Aus GB-A-1 514 375 ist bekannt, dass die Sulfide oder Oxide nachteilig auf das Kornwachstum in nicht-kornorientierten Elektrostahlblechen wirken, und dass eine Entgasung, Entschwefelung und Reduzierung ausgeführt werden sollte. Darüber hinaus lehrt diese Druckschrift, dass feine Abscheidungen und Einschlüsse einer Partikelgröße von bis zu 0,1 μm aus Oxiden und Sulfiden sorgfältig kontrolliert werden müssen.
Eine weitere Verbesserung der Kernverluste durch Optimierung der gemeinsamen Struktur ist jedoch schwierig, weil die optimalen gemeinsamen Strukturbedingungen und -verfahren, die für die Verwendung mit hinzugefügtem Si geeignet sind, bereits verfügbar sind. Es ist daher schwierig, die Kernverluste weiter durch Optimierung der Siliziumzuschlags-Stahlstruktur zu vermindern.
Weiterhin können Kernverluste vermindert werden, indem die Verunreinigungsmengen oder die Anzahl der im Stahl abgeschiedenen Partikel vermindert werden. Die Verminderung von Verunreinigungen im Stahl ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 59-74258 beschrieben. Obgleich dieses zur Verminderung der Kernverluste wirksam ist, hängen hohe Reinheitsgrade von spezialisierter Eisen- und Stahlherstellungstechnologie ab; der derzeit erreichte Reinheitsgrad hat im Wesentlichen seinen oberen Grenzwert erreicht. Es ist daher schwierig, eine weitere Verminderung der Kernverluste auf diese Weise zu erzielen.
Die Verminderung der Anzahl der Einschlüsse und Abscheidungen im Stahl ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 59-74256, der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho 60-152628 und der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-104844 beschrieben. Obgleich diese Technologien die Anzahl der Einschlüsse und Abscheidungen vermindern, hängen sie von einer Spezialreinigung einer Technologie hohen Niveaus ab. Eine weitere Verbesserung von Kernverlusten kann nicht ohne unerwartete Durchbrüche in der gesamten Eisen- und Stahlherstellungstechnologie erreicht werden.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 59-74256 beschreibt einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Einschlüsse und den Kernverlusten, wenn die Anzahl der Einschlüsse einer Partikelgröße von 1 μm oder höher 120 Einschlüsse/mm² oder mehr beträgt. Die Druckschrift diskutiert keinen Einfluss der Einschlüsse, wenn die Größe und die Anzahl der Einschlüsse geringer sind.
Während die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 60-152628 beschreibt, dass die Anzahl der Einschlüsse einer Partikelgröße von 5 μm oder mehr 80 Einschlüsse/mm³ oder weniger sein muss, um die Wirkung des Endanlassens zu erzielen, beschreibt sie nicht über den Einfluss der Anzahl oder Größe der Einschlüsse auf die Kernverluste des Stahls.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-104844 beschreibt ein Verfahren zum Vermindern der Anzahl mikroskopischer Einschlüsse in einem nicht-kornorientierten Siliziumstahlblech, das Si in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.- % enthält. Es wird jedoch nicht über den Einfluss der Einschlüsse auf die Kernverluste gelehrt und nichts über die Steuerung der Einschlüsse, wenn an nicht-kornorientiertem Siliziumstahlblech hoher Güte angewendet, das Si in einer Menge von 2,5 bis 5,0 Gew.-% und S in einer Menge von 0,0030 Gew. % oder weniger enthält.
Selbst wenn die Kernverluste durch Verminderung der Anwesenheit mikroskopischen MnS einer Partikelgröße von 0,5 μm oder weniger verbessert werden, wie im Falle dieser Technologie, verbleiben viele Oxide einer Partikelgröße von 0,5 μm oder mehr oder 5 μm oder weniger. Ihr nachteiliger Einfluss auf die Kernverluste kann nicht vermieden werden, und eine signifikante Kernverlustverminderung wird nicht erreicht.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 51-62115 und die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 55-24942 beschreiben die Verhinderung der Abscheidung von mikroskopischen Sulfiden durch die Hinzuführung von REM (Seltenerdmetalle) und Ca zur Verminderung mikroskopischer Einschlüsse (ähnlich der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-104884). Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-104884, die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 51-62115 und die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 55-24942 beschreiben jedoch nichts über den Einfluss der Anzahlen oder Größen von Einschlüssen auf die Kernverluste.
Die o.g. Druckschriften werden gegenwärtig in der Industrie nicht eingesetzt. Eine industriell verwendbare Kernverlustverminderungstechnologie für nicht-kornorientierte Siliziumstahlbleche wird dringend benötigt.
Aus IEEE Transactions an Magnetics, Band 20, Nr. 5 (1984), Seiten 1533 bis 1538 ist bekannt, dass die Drehkernverluste in nicht-kornorientierten Stählen durch Einschlüsse nachteilig beeinflusst werden.
Weiterhin ist aus EP-A-357 797 bekannt, dass abrupte Änderungen in der Abkühlgeschwindigkeit nach dem Endanlassen die magnetischen Eigenschaften des Endproduktes wegen der durch die Temperaturänderungen hervorgerufenen Belastung nachteilig beeinflussen.
ZIELE DER ERFINDUNG
Ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblech anzugeben, das niedrige Kernverluste hat, und ein solches Blech anzugeben, das sowohl niedrige Kernverluste als auch niedrige Drehkernverluste hat.
Es ist wichtig, die Flussdichte in einem schwachen Magnetfeld zu verbessern, um die Genauigkeit des Anhaltewinkels von Schrittmotoren zu verbessern, in denen ein nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblech verwendet wird. Weiterhin werden manchmal Transformatoren benötigt, die eine hohe Flussdichte in einem schwachen Magnetfeld haben. Daher wird manchmal ein nichtkornorientiertes Siliziumstahlblech benötigt, das nicht nur einen geringen Kernverlust hat, sondern auch hervorragende magnetische Eigenschaften in einem schwachen Magnetfeld aufweist.
Korngrenzen, Abscheidungen, Gitterdefekte, innere Spannungen und dgl. werden gewöhnlich als Faktoren angesehen, die die Schwachmagnetfeldeigenschaften beeinflussen. Es ist quantitativ bekannt, dass sie die Bewegung von Domänenwänden beeinflussen. Insbesondere sind die Beeinflussung der Änderung der Kühlgeschwindigkeit, wie durch die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 63-137122 beschrieben, und die Beeinflussung der Kühlgeschwindigkeit, wie durch die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. Sho 52-96919 beschrieben, als Verfahren zum Vermindern innerer Spannungen angesehen worden.
Wir haben jedoch ermittelt, dass innere Spannungsänderungen nicht nur von der Form und der Verteilung der Abscheidungen abhängen, sondern auch von den Strukturen von Korngrenzen und dgl., selbst unter der gleichen äußeren Kraft. Obgleich die Wechselwirkung zwischen ihnen und der Kühlgeschwindigkeit und Änderungen der Kühlgeschwindigkeit geprüft werden müssen, sind bislang keine Entwicklungen auf der Grundlage einer solchen Erkenntnis durchgeführt worden.
Dementsprechend ist es ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes und neues Siliziumstahlblech und ein Verfahren zum Herstellen eines neuen, nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblechs anzugeben, das stabil verbesserte Schwachmagnetfeldeigenschaften aufweist, und dabei niedrige Kernverluste bewahrt.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Wir haben entdeckt, dass die Einschlüsse und Abscheidungen in nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen die Kernverluste in Abhängigkeit von ihren Größen unterschiedlich beeinflussen. Dies ist als Ergebnis vieler Nachforschungen und Prüfungen bei Versuchen entdeckt worden, die Kernverluste von nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen vermindern (nachfolgend werden Abscheidungen im Stahl manchmal als Einschlüsse bezeichnet). Insbesondere ist ermittelt worden, dass Kernverluste stark verbessert werden können, indem Einschlüsse, die in speziellen Größenbereichen liegen, gezielt vermindert werden. Die Größen dienen als Faktor bei der Verschlechterung der Kernverluste, so dass die Mengen von Größen der Einschlüsse ein vorbestimmtes Volumenverhältnis oder weniger in Bezug auf das Gesamtvolumen der Einschlüsse haben, selbst wenn die Gesamtzahl der Einschlüsse und das Gesamtvolumen der Einschlüsse genauso sind, wie bei den üblichen Siliziumstahlblechen.
Auf der Grundlage dieser Entdeckung hat die vorliegende Erfindung die Kernverluste von nichtkornorientierten Siliziumstahlblechen durch Beeinflussung der Volumenverhältnisse von Einschlüssen für jeden Einschlussgrößenbereich, der im Stahl vorhanden ist, vermindert.
Die vorliegende Erfindung hat ein nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblech geschaffen, das einen niedrigen Kernverlust sowie einen niedrigen Drehkernverlust hat, wobei das Blech C in einer Menge von 0,01 Gew.-% oder weniger, Si in einer Menge von 2,5 bis 5,0 Gew.-%, Mn in einer Menge von jeweils 0,003 Gew.- % oder weniger beschränkt, Al in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gew.-%, P in einer Menge von 0,005 bis 0,15 Gew.-% enthält und der Rest, neben unvermeidlichen Verunreinigungen, die N und 0 enthalten, Fe ist, und eine Vielzahl von partikelhaften Nicht-Eisen-Einschlüssen zahlreicher Größen einschließlich von Abscheidungen von Sulfiden von AIN enthält, wobei der Volumenanteil dieser Einschlüsse in dem Stahl, die Partikelgrößen von 4 μm oder mehr haben, im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Einschlüsse in dem Stahl zwischen 5% und 60% liegt, und
wobei der Volumenanteil dieser Einschlüsse in dem Stahl, die Partikelgrößen von weniger als 1 μm haben, im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Einschlüsse in dem Stahl zwischen 1% und 5% liegt.
Wir haben entdeckt, dass selbst wenn nicht-kornorientierte Siliziumstahlbleche durch Kontrolle von Einschlüssen, wie oben beschrieben, erhalten werden, nicht alle Siliziumstahlbleche hervorragende Schwachmagnetfeldeigenschaften haben.
Wir haben daher entdeckt, dass die Größenverteilung der Einschlüsse und die Spannungen beim Abkühlvorgang des Stahls bei der Herstellung die Schwachmagnetfeldeigenschaften des Stahls signifikant beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Herstellen des nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechs von Anspruch 1 an. Das Verfahren ist im Anspruch 2 beschrieben.
Dieses Verfahren enthält im Wesentlichen die Schritte: Bereitstellen eines geschmolzenen Stahls, Ausführen einer Entschwefelung, Reduzierung und Entgasung im geschmolzenen Zu stand, Gießen zur Bramme, Erhitzen der Bramme und Heißwalzen der Bramme, Unterwerfen des heißgewalzten Siliziumstahlblechs eines Kaltwalzprozesses oder zweier oder mehr Kaltwalzprozesse mit zwischengeschobenem Anlassen zur Erreichung der Enddicke, und Unterwerfen des kaltgewalzten Siliziumstahlblechs einem Endanlassen mit dem Schritt des Kühlens des Stahlblechs von der Durchwärmstufe beim Endanlassen durch Steuerung der Änderung der Kühlgeschwindigkeit des Blechs auf 5°C/s² oder weniger bis zu einer vorgegebenen Kühlgeschwindigkeit.
Wir haben speziell im Detail den Zusammenhang zwischen der Anzahl der Einschlüsse und den Kernverlusten unter Verwendung von 0,5 mm dicken nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen geprüft, die Si in einer Menge von etwa 3,0 Gew.% enthielten. Dies wurde mit Hilfe eines optischen Mikroskops durchgeführt.
Diese Prüfungen werden in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.
ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Kernverlusten und der Anzahl der Einschlüsse zeigt.
2 ist ein Balkendiagramm, das den Einfluss von Einschlusspartikelgrößen auf die Kernverlustverschlechterung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das sich auf die Kernverluste in Abhängigkeit vom Volumenverhältnis der Einschlüsse einer Partikelgröße von etwa 4 μm zu den Gesamteinschlüssen bezieht.
4 ist ein Diagramm ähnlich 3, das sich auf die Kernverluste zum Volumenverhältnis der Einschlüsse einer Partikelgröße von weniger als etwa 1 μm zu den Gesamteinschlüssen bezieht.
5 ist ein Diagramm ähnlich 4, das den Zusammenhang zwischen den Drehkernverlusten und den Volumenverhältnis zeigt.
6 ist ein Diagramm, das sich auf die Menge von im Stahl enthaltenem Mn und dem Volumenverhältnis von Einschlüssen von weniger als etwa 1 μm bezieht.
7 ist ein Diagramm, das sich auf die Menge von im Stahl enthaltenem S und den Kernverlusten bezieht, und
8 ist ein Diagramm, das sich auf die magnetische Flussdichte und die Änderung der Kühlgeschwindigkeit bezieht.
Obgleich die Verminderung von Einschlüssen in gewöhnlichem Stahl tendenziell die Kernverluste zu verbessern scheint, kann, wie in 1 gezeigt, der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Einschlüsse und den Kernverlusten, der bereits bewertet war, nicht klar definiert werden.
Als die verwendeten Komponenten und die Herstellungsgeschichte von nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen, die für die Untersuchungen verwendet wurden, geprüft wurden, hat sich gezeigt, dass, obgleich S und N etwa die gleichen Bestandteile hatten (S: 0,0030 Gew. % oder weniger, N: 0,0030 Gew.-% oder weniger), die Herstellungsbedingungen in den Prozessen der Stahlherstellung, des Heißwalzens und dgl. etwas variierten, obgleich die Stahlbleche im Wesentlichen nach den gleichen Prozessen hergestellt waren.
Da angenommen wird, dass Änderungen der Herstellungsbedingungen, wie beispielsweise bei der Stahlherstellung und dem Heißwalzen, die Größen der Einschlüsse beeinflussten und Größenänderungen der Einschlüsse die Kernverluste beeinflussten, wurden Experimente und Auswertungen durchgeführt, indem der Einfluss der Größen der Einschlüsse auf die Kernverluste sorgfältig betrachtet wurden. Diese Untersuchungen wurden derart ausgeführt, dass die Einschlüsse in nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen, die jeweils Si in einer Menge von 3,5 Gew.-% enthielten, klassifiziert wurden als (a) Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr, (b) etwa 2 μm oder mehr bis weniger als etwa 4 μm, (c) etwa 1 μm oder mehr bis weniger als etwa 2 μm und (d) weniger als etwa 1 μm. Die Anzahl der Einschlüsse pro 1 mm² in jeder Größenkategorie wurde durch ein optisches Mikrometer bestimmt, und das Verhältnis zwischen der Anzahl der Einschlüsse in jeder Größenkategorie und den Kernverlusten (W_15/50) wurde einer mehrfachen Regressionsanalyse unterworfen, um den Einfluss jeder Größenkategorie der Einschlüsse auf die Kernverluste zu ermitteln.
2 zeigt das Ergebnis dieser Analyse. Es wurde ermittelt, dass Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr die Kernverluste stark steigerten, dass die Partikelgrößenkategorie von weniger als etwa 1 μm und die Partikelgrößenkategorie von etwa 2 μm oder mehr bis weniger als etwa 4 μm und die Kategorie von etwa 1 μm oder mehr bis weniger als etwa 2 μm die Kernverluste weniger beeinflussten.
Es wird angenommen, dass ein Grund, warum die Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr die Kernverluste stark beeinflussten, darin besteht, dass diese Einschlüsse Kristallkörner in unter dem Gesichtspunkt magnetischer Eigenschaften unerwünschten Richtungen im Rekristallisationsprozess verursachten. Es wird weiter angenommen, dass ein Grund, warum die Kategorie weniger als etwa 1 μm die Kernverluste weniger beeinflussten, darin besteht, dass die Einschlüsse einen größeren Einfluss bei der Behinderung der Bewegung von Domainwänden hatten, die direkt die Kernverluste beeinflussten, als die Kategorie der Einschlüsse von etwa 1 μm oder mehr. Dieses war eine höchst nützliche Entdeckung bei der Erschaffung dieser Erfindung gewesen.
Der Zusammenhang zwischen (a) Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr zum Gesamtvolumen der Einschlüsse und (b) Kernverluste wurde mittels eines optischen Mikroskops geprüft. 3 zeigt die Ergebnisse der Prüfung.
Wie aus 3 hervorgeht, steigt der Kernverlustwert (W_15/50) bemerkenswert (wird schlechter), wenn das Volumenverhältnis der Einschlüsse einer Partikelgröße von etwa 4 μm oder mehr zum Gesamtvolumen der Einschlüsse etwa 60% überschreitet.
Bezüglich Stahlblechen, bei denen das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr etwa 50% oder weniger des Gesamtvolumens der Einschlüsse ist, wurde der Zusammenhang zwischen dem Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm und dem Kernverlust geprüft. Die Prüfung wurde mit einem Elektronenmikroskop ausgeführt. 4 zeigt die Ergebnisse der Prüfung.
Obgleich die Verschlechterung der Kernverluste, die durch Einschlüsse von Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr verursacht wurden, in 3 erscheint, nicht aber eindeutig in 4, haben wir weiter entdeckt, dass wenn das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm etwa 15% überschreitet, der Kernverlustwert (W_15/50) schlechter wird (ansteigt).
Dementsprechend wird als Tatsache festgehalten, dass das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr bei etwa 60% oder weniger liegen muss und dass das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm bei etwa 5% oder weniger liegen muss.
Wir haben weiterhin neue ermittelt, dass die Drehkernverluste, von denen bekannt war, dass sie an der T-Verbindung des Kerns eines Drehstromtransformators und dem Verzahnungsrückteil des Kerns einer umlaufenden Maschine hervorgerufen werden, vermindert werden könnten, indem man das Volumenverhältnis der nach Größen klassierten Einschlüsse stärker kontrolliert.
Wir haben den Zusammenhang zwischen dem Volumenverhältnis (%) der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm zum Gesamtvolumen der Einschlüsse genau geprüft und diese Volumenverhältnisse mit den Drehkernverlusten (W/kg) bezüglich der in 4 verwendeten Muster verglichen. 5 zeigt die Ergebnisse dieser Untersuchungen. Wie aus 5 hervorgeht, werden die Drehkernverluste schnell schlechter (nehmen zu), wenn das Volumenverhältnis (%) der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm etwa 5% übersteigt. Es ist dementsprechend wichtig, die Drehkernverluste zu vermindern, indem das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm auf etwa 5% oder weniger reduziert wird.
Wenn 4 mit 5 verglichen wird, erkennt man, dass Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm einen größeren Einfluss auf die Drehkernverluste hat, als auf die Kernverluste (W_15/50) und dass die Anzahl der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm weiter vermindert werden müssen, um die Drehkernverluste herabzusetzen.
Es ist als vorteilhaft entdeckt worden, Mn dem Stahl in einer Menge von etwa 0,4 bis 1,5 Gew.% hinzuzusetzen, um den Prozentsatz der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm zu reduzieren. Aus 6, das den Zusammenhang zwischen der im Stahl vorhandenen Menge an Mn und dem Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm zum Gesamtvolumen der Einschlüsse zeigt, geht hervor, dass es vorteilhaft ist, Mn in einer Menge von etwa 0,4 Gew.-% hinzuzufügen, um den Prozentsatz von Einschlüssen mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm zu vermindern. Wenn Mn in einer Menge von etwa 1,5 Gew.% oder mehr hinzugefügt wird, werden die Drehkernverluste schlechter (nehmen zu) aus anderen Gründen als den Einschlüssen. Der neue Schritt der Regulierung der Menge an Mn mit 0,4 bis 1,5 Gew.% hat gezeigt, dass damit die Menge an festem S beim Heißwalzen vermindert wird und die Abscheidung von S aus fester Lösung als feine partikelhafte Abscheidungen beim Abfluss des Heißwalzens eingeschränkt wird.
Die magnetischen Eigenschaften wurden nach einem 25cm-Epstein-Verfahren im vorgenannten Experiment untersucht. Dabei wurden die Eigenschaften verglichen, indem der Einfluss in Be tracht gezogen wurde, der durch mechanische Spannung der Proben verursacht wurde, was gewöhnlich nicht in Betracht gezogen wird.
Die Drehkernverluste wurden durch Messung der Wärmemenge bestimmt, die von den Proben aufgrund der Verluste erzeugt wurde, d. h. durch Messung des Temperaturanstiegs der Muster mittels eines Thermistors.
Weiterhin wurde die Menge der vorhandenen Einschlüsse durch Beobachtung der Querschnitte der Stahlbleche in ihrer Dickenrichtung gemessen. Ein optisches Mikroskop oder ein Elektronenmikroskop kann für diese Beobachtung verwendet werden. Die Vergrößerung sollte 400-fach oder weniger im Falle des Erstgenannten und 400- bis 1000-fach im Falle des Letztgenannten sein.
Es wurden Teststücke erstellt (sie wurden kontrolliert, so dass Schleifdefekte und Rost verhindert waren) und getestet (Messungen von Fläche und dgl.) auf der Grundlage von JIS G 0555 (Mikroskopisches Testverfahren für nicht-metallische Einschlüsse in Stahl). Entsprechend dem Messverfahren wurde die Anzahl und die Größe der Einschlüsse durch Bildanalyse anstelle der Zählung der Anzahl von Gitterpunkten, die durch Einschlüsse besetzt waren, gemessen.
Die Größen und das Volumen der Einschlüsse wurden aus den Werten von Kreisdurchmessern berechnet, die aus den beobachteten Bildern bestimmt wurden, so dass die Flächen der Einschlüsse die gleiche Fläche hatten. Das durch die Messung erhaltene Ergebnis zeigt genau die mittleren Eigenschaften der Muster, weil die Verteilung der Einschlüsse im Wesentlichen isotrop ist.
Dieses Verfahren ermöglichte die Beobachtung und Messung von Einschlüssen mit weniger als 1 μm Größe ohne technische Probleme und überwand dabei Schwierigkeiten bei der Messung mit optischem Mikroskop oder Elektronenmikroskop geringer Vergrößerung. Messungen von Einschlüssen wie bei der vorliegenden Erfindung zeigen sämtlich die Nicht-Eiseneinschlüsse im Stahl, einschließlich Abscheidungen, wie Sulfide, AIN und dgl..
Die vorliegende Erfindung schafft ein neues, nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblech mit niedrigem Kernverlust durch zielgerichtete Beeinflussung der Größen der Einschlüsse im Stahl und durch zielgerichtetes Kontrollieren des Volumenverhältnisses der Einschlüsse für jeden Größenbereich. Die vorliegende Erfindung kann stabil einen merklich verminderten Kernverlust erreichen selbst im Vergleich zu dem im Stand der Technik vorhandenen Verfahren zur Verminderung des Kernverlustes, bei denen einfach eine Herabsetzung der Gesamtzahl der Verunrei nigungen und eine Verminderung der Menge der Einschlüsse ausgeführt wird, selbst wenn die Mengen an S und N auf dem gleichen Niveau sind.
Das Volumenverhältnis der Einschlüsse in Stahl mit Partikelgrößen von 4 μm oder mehr zum Gesamtvolumen der Einschlüsse wird auf 5 bis 60% gesteuert, und das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm oder weniger zum Gesamtvolumen der Einschlüsse im Stahl wird auf 1 bis 5% gesteuert.
Wenn das Volumenverhältnis der Einschlüsse im Stahl mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr zum Gesamtvolumen der Einschlüsse 60% im Stahl überschreitet, wird eine Aggregatstruktur bezüglich der magnetischen Eigenschaften gebildet und nehmen die Kernverluste schnell zu. Das Volumenverhältnis der Einschlüsse von 4 μm oder mehr im Stahl wird daher auf 5 bis 60% gesteuert.
Grundsätzlich ist die Menge der Einschlüsse im Stahl mit Partikelgrößen von 4 μm oder mehr vorzugsweise so klein wie möglich. Da das praktisch erreichbare geringste Volumenverhältnis, das wir auf der Grundlage der vorhandenen Stahlherstellungstechnologie erzielten, etwa 5% war, beschränkten wir das niedrigste Volumenverhältnis auf 5%. Wenn weiterhin das Volumenverhältnis der Einschlüsse im Stahl mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm zum Gesamtvolumen der Einschlüsse im Stahl etwa 15% überschreitet, nehmen die Kernverluste ebenfalls zu (werden schlechter), so dass das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit weniger als 1 μm im Stahl auf etwa 15% oder weniger gesteuert wird.
Außerdem gibt es grundsätzlich keine untere Grenze sowohl für das Volumenverhältnis der Einschlüsse mit weniger als 1 μm, da jedoch der Wert, den wir als praktisch mögliches niedrigstes Volumenverhältnis erzielten, das mit der derzeitigen Stahlherstellungstechnologie erreichbar ist, etwa 1% war, beschränkten wir das niedrigste Volumenverhältnis auf 1%.
Weiterhin wird das bevorzugte Verhältnis der Einschlüsse mit weniger als 1 μm im Stahl auf etwa 5% oder weniger gesteuert, um eine Verschlechterung (Zunahme) der Drehkernverluste zu vermeiden.
Obgleich eine einfache Verminderung des Volumenverhältnisses der Einschlüsse nur durch Verringerung der Mengen der Verunreinigungselemente erreicht werden könnte, wie beispielsweise der Mengen von N, S und 0 im Stahl, wird, wenn die Mengen an N, S und 0 im Stahl ohne jegliche Richtzahl übermäßig vermindert werden, unnütz Energie verbraucht, und der niedrige Kernverlust, der von der vorliegenden Erfindung angestrebt wird, kann nicht zuverläs sig erreicht werden. Selbst wenn ein gutes Kernverlustniveau zufällig durch beliebige Verminderungen der Mengen an N, S und 0 im Stahl erreicht werden sollte, würde daher ein wirtschaftlicher Erfolg industriell höchst schwierig ohne den Einsatz des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zu erreichen sein.
Andererseits regelt die vorliegende Erfindung es auf eine Menge von etwa 0,0030 Gew. % oder weniger.
Der Grund hierfür ist, dass S und N zwar Sulfide und Nitride bilden, die als Kerne für grobe Einschlüsse dienen, speziell S eine sehr viel größere Tendenz hat, dieses zu tun.
7 zeigt das Ergebnis unserer Untersuchungen über den Einfluss von S auf den Kernverlust, wenn die Menge von S in Proben variiert wurde, die Einschlüsse innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung enthielten, und auch in Proben üblicher Materialien, die Einschlüsse enthielten, wobei diese Proben aus nicht nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechen bestanden, die Si in einer Menge von 3,8 Gew. % enthielten. In 7 ist tatsächlich gezeigt, dass wenn die Menge von S weniger als 0,0030 Gew.-% ist, gute Kernverlusteigenschaften erreicht werden können. Die Menge an S im Stahl wird daher vorzugsweise auf 0,0030 Gew. % oder weniger eingestellt.
Ein Siliziumstahlblech, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist, enthält gewöhnlich Si in einer Menge von 2,5 bis 5,0 Gew. %. Da Si eine Komponente ist, die bei der Verminderung der Kernverluste durch Vergrößerung des elektrischen Widerstandes nützlich ist, wird die untere Grenze von Si zur Herabsetzung des Kernverlustes auf 2,5 Gew. % und die obere Grenze auf etwa 5,0 Gew. % oder weniger eingestellt. Wenn die obere Grenze 5 Gew.-% überschreitet, besteht die Tendenz einer Verschlechterung der Kaltwalzeigenschaften.
Typische Bereiche anderer Komponenten des Stahls sind wie folgt: C: 0,01 Gew. % oder weniger.
Da C unter dem Gesichtspunkt magnetischer Eigenschaften eine schädliche Komponente ist, sollte sein Anteil so gering wie möglich sein; C wird somit auf 0,01 Gew.-% oder weniger eingestellt.
Mn: 0,4 bis 1,5 Gew.-%.
Da die Hinzufügung von Mn zur Verminderung der Menge an Festlösungs-S beim Erhitzen einer Bramme wirksam ist, wird es hinzugefügt, um die Heißsprödigkeit zu beschränken, die durch die Anwesenheit von S verursacht wird.
Wenn die Drehkernverluste des Stahls zusätzlich zur Verminderung der Kernverluste herabgesetzt werden sollen, muss Mn mit einer Menge von 0,4 Gew.% oder mehr hinzugefügt werden, um die Anwesenheit von Einschlüssen mit Partikelgrößen von weniger als 1 μm weiter zu vermindern. Mn wird somit im Bereich zwischen 0,4 und 1,5 Gew. % hinzugefügt.
Al: 0,1 bis 1,0 Gew.%.
Al ist eine Komponente, die nicht nur bei der Reduzierung von Stahl und bei der Herabsetzung von AIN-Abscheidungen wirksam beiträgt, sondern auch die Kernverluste durch Vergrößerung des elektrischen Widerstandes verbessert, was ähnlich wie Si wirkt. Wenn die Menge an Al etwa 1 Gew.-% überschreitet, werden jedoch die Kaltwalzeigenschaften schlechter. Al wird somit im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-% oder weniger hinzugefügt.
P: 0,005 – 0,15 Gew.- %.
Obgleich P die Kernverluste verbessern kann, wirkt es nicht effektiv, wenn es in einer Menge von weniger als etwa 0,005 Gew.- % hinzugefügt wird, während die Kaltwalzeigenschaften stark verschlechtert werden, wenn es in einer Menge von mehr als 0,15 Gew. % hinzugefügt wird. P wird somit im Bereich zwischen 0,005 und 0,15 Gew.-% hinzugefügt.
Zusätzlich zum Obigen können Sb, Sn, Cu, Ni usw. hinzugefügt werden.
Nicht-kornorientierte Siliziumstahlbleche, wie in Anspruch 1 angegeben, können durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es in Anspruch 2 angegeben ist. Genauer gesagt, geschmolzener Stahl, der raffiniert und entgast worden ist, wird durch kontinuierliches Gießen oder durch Gießen und Blockwalzen zu einer Bramme geformt. Ein Entschwefelungsflussmittel unter Verwendung von Ca oder dgl. oder ein Entschwefelungswirkstoff unter Verwendung sowohl von REM (Seltenerdelement, das Ce in einer Menge von etwa 50 Gew.-% enthält) und dem Entschwefelungsflussmittel können beim Entschwefeln verwendet werden. Die Bramme kann in üblicher Weise heißgewalzt werden. Die Bramme kann erhitzt werden, nachdem sie einmal abgekühlt und heißgewalzt worden ist, oder sie kann ohne Abkühlung heißgewalzt werden, nachdem sie dem Gießen oder Blockwalzen unterzogen worden ist.
Die Größen und Volumenverhältnisse der Einschlüsse im Stahl werden durch Regulierung der Komponenten, durch Entschwefelung und durch Heißwalzen gesteuert.
Die Verminderung von S und N im Stahl, die Ausweitung der Entgasungszeit und die Entschwefelung können als Maßnahmen zur Beschränkung der Volumenverhältnisse der Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 4 μm oder mehr zum Gesamtvolumen der Einschlüsse auf etwa 60% oder weniger verwendet werden. Die Verminderung der Einschlüsse auf diese Größe kann erreicht werden, indem Sulfide und Nitride, die als Kerne von Grobeinschlüssen dienen, durch Reduzierung der Mengen an S und N im Stahl vermindert werden.
Weiterhin sind die Herabsetzung der Brammenheiztemperatur, die Steigerung der Menge an Mn im Stahl zum Zwecke der Verminderung des Festlösungs-S und die Verminderung gemischter Substanzen, wie hoch-schmelzendes Material und dgl. (Zr, usw.) als Maßnahmen zur Einschränkung des Volumenverhältnisses der Einschlüsse mit Partikelgrößen von etwa 1 μm oder weniger im Stahl zum Gesamtvolumen der Einschlüsse auf 1 bis 5% eingeschlossen. Die Beschränkung der Festlösungsabscheidung von Einschlüssen beim Heizen der Bramme und dgl. ist wirksamer als die Verminderung von S, N im Stahl für die Verminderung der Einschlüsse dieser Größe.
Weiterhin sind die Herabsetzung der Brammenheiztemperatur, die Steigerung der Menge an Mn im Stahl zum Zwecke der Herabsetzung von Festlösungs-S und die Verminderung der gemischten Substanzen als Material zur Erhöhung der Schmelztemperatur und dgl. (Zr usw.) als Maßnahmen zum Begrenzen des Volumenverhältnisses der Einschlüsse mit einer Partikelgröße von etwa 1 μm oder weniger im Stahl zum Gesamtvolumen der Einschlüsse auf 1 bis 5% eingeschlossen. Die Begrenzung von Einschlüssen beim Erhitzen einer Bramme und dgl. ist wirksamer als die Verminderung von S, N im Stahl zur Verminderung der Einschlüsse dieser Größe.
Der Kaltwalzprozess kann einer jener Arten sein, bei denen die Dicke des Erzeugnisses durch einmaliges Kaltwalzen erreicht wird oder bei denen die Dicke des Erzeugnisses durch zweimaliges Kaltwalzen mit eingefügtem Anlassen erreicht wird und bei denen ein heißgewalztes Blech angelassen und die Dicke des Erzeugnisses dann durch einmaliges Kaltwalzen erreicht wird. Anschließend wird das kaltgewalzte Blech durch ein abschließendes Endanlassen zu dem Erzeugnis gemacht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN UND VON VERGLEICHSBEISPIELEN
(Beispiel 1, Vergleich)
Geschmolzener Stahl wurde in einem Konverter gefrischt und entgast, und es wurde ihm ein Legierungsbestandteil zur Erzielung einer Zielmenge von Si: 2,6 Gew.-%, Al: 0,1 Gew.% und Mn: weniger als 0,2 Gew.-% hinzugefügt, wobei der Gehalt an S auf verschiedene Werte geregelt wurde, und wurde dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxidationsprozesses und eines Entgasungsprozesses, die gleichzeitig ausgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf eine Temperatur von 1600 bis 1200°C erhitzt und zu Blechwickeln heizgewalzt mit einer Blechdicke von 2,0 mm. Die heißgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt und kontinuierlich bei 950°C über 30 Sekunden angelassen und auf eine Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche einem Endanlassen bei 890°C über 20 Sekunden und einer Volumenverhältniskontrolle von Einschlüssen jeder Größe unterworfen. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis von Messungen der magnetischen Eigenschaften üblicher Stahlbleche, die die gleiche Zusammensetzung haben, die der Volumenverhältniseinschlusssteuerung für jede Größe unterworfen wurden, und zeigt weiterhin die Messergebnisses des Volumenverhältnisses der Einschlüsse für jede Größe. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit dem 25cm-Epstein-Verfahren bestimmt, und das Volumenverhältnis der Einschlüsse für jede Größe wurde mit einem optischen Mikroskop gemessen. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, hatten die Stahlbleche, deren Einschlussvolumenverhältnis innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung lag, Kernverlustwerte (W_15/50), die signifikant besser als jene der üblichen Stahlbleche waren.
Tabelle 1
(Beispiel 2, Vergleich) Geschmolzener Stahl wurde in einem Konverter gefrischt, entgast und mit einem Legierungsbestandteil versehen, um eine Zielmenge von Si: 3,8 Gew.-%, Al: 0,8 Gew.- % und Mn: 0,2 Gew.-% zu erreichen, während der Gehalt an S auf zahlreiche Werte geregelt wurde, und wurde dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxidationsprozesses und eines Entgasungprozesses, die gleichzeitig ausgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf eine Temperatur von 1050°C bis 1200°C erhitzt und in Blechwickel heißgewalzt mit einer Blechdicke von 2,0 mm. Die heizgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt und kontinuierlich bei 1050°C über 30 Sekunden angelassen und auf eine Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche einem Endanlassen bei 1050°C über 30 Sekunden und einer Volumenverhältniskontrolle der Einschlussgrößen unterworfen. Tabelle 2 zeigt die magnetischen Eigenschaften der so erhaltenen Stahlbleche und herkömmliche Stahlbleche gleicher Zusammensetzung und zeigt weiter das Ergebnis der Messung der Volumenverhältnisse von Einschlüssen für jede Größe. Die magnetischen Eigenschaften der Stähle wurden nach dem 25cm-Epstein-Verfahren geprüft, und das Volumenverhältnis der Einschlüsse für jede Größe wurde; mit einem optischen Mikroskop gemessen. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, hatten die Stahlbleche, deren Volumenverhältnisse der Einschlüsse im Bereich der vorliegenden Erfindung lag, Kernverlustwerte (W_15/50) die signifikant besser als jene der herkömmlichen Stahlbleche waren.
Tabelle 2
(Erfindungsbeispiel 3) Geschmolzener Stahl wurde in einem Konverter gefrischt, entgast und mit einem Legierungsbestandteil versehen, um eine Zielmenge von Si: 2,7 Gew.-%, Al: 0,1 Gew.-% und Mn: 0,4 Gew.% zu erzielen, während der Gehalt an S auf zahlreiche Werte geregelt wurde, und dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxidationsprozesses und eines Entgasungsprozesses, die gleichzeitig ausgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf eine Heiztemperatur von 1100°C bis 1200°C erhitzt und zu Blechwickeln heißgewalzt mit einer Blechdicke von 2,0 mm. Die heißgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt und kontinuierlich bei 950°C über 30 Sekunden angelassen und zu einer Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche im Endanlassen bei 890°C über 20 Sekunden und einer Volumenverhältniskontrolle der Einschlüsse für jede Größe unterworfen. Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften der Bleche und der Drehkernverluste derselben Stahlbleche und vergleicht diese Eigenschaften mit jenen üblicher Stahlbleche, die die gleiche Zusammensetzung haben, und weiterhin die Messergebnisse der Volumenverhältnisse der Einschlüsse für jede Größe. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit dem 25cm-Epstein-Verfahren geprüft, die Drehkernverluste wurden durch das Temperatursteigerungsverfahren bestimmt, und das Volumenverhältnis von Einschlüssen für jede Größe wurden mit einem Elektronenmikroskop gemessen. Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, hatten die Stahlbleche, deren Volumenverhältnisse der Ein schlüsse innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag, einen Drehkernverlustwert (W_15/50), der signifikant besser als der der herkömmlichen Stahlbleche war.
Tabelle 3
(Erfindungsbeispiel 4) Geschmolzener Stahl wurde in einem Konverter raffiniert, entgast und mit einem Legierungsbestandteil mit einer Zielmenge von Si: 3,5 Gew.-%, Al: 1,0 Gew. % und Mn: 0,5 Gew. % versehen, während der Gehalt an S auf zahlreiche Werte geregelt wurde, und dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxidationsprozesses und eines Entgasungsprozesses, die gleichzeitig ausgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf eine Temperatur auf 1100°C bis 1200°C erhitzt und heißgewalzt, um Blechwickel einer Blechdicke von 2,0 mm zu bilden. Die heißgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt, kontinuierlich bei 1050°C über 30 Sekunden angelassen und auf eine Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche einem Endanlassen bei 1050°C über 30 Sekunden mit einer Volumenverhältniskontrolle der Einschlüsse für jede Größe unterworfen. Tabelle 4 zeigt die Messergebnisse der magnetischen Eigenschaften und der Drehkernverluste der so erhaltenen Stahlbleche, und Vergleichsbeispiele zeigen übliche Stahlbleche gleicher Zusammensetzung. Tabelle 4 zeigt weiter die Messergebnisse der Volumenverhältnisse der Einschlüsse für jede Größe. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit dem 25cm-Epstein-Verfahren geprüft, die Drehkernverluste wurden nach dem Temperatursteigerungsverfahren bestimmt, und das Volumenverhältnis der Einschlüsse für jede Größe wurde mit einem Elektronenmikroskop gemessen. Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, haben die Stahlbleche, der Volumenverhältnisse der Einschlüsse innerhalb des Bereiches der vorlie genden Erfindung liegen, Drehkernverlustwerte, die signifikant besser als jene der herkömmlichen Stahlbleche sind.
Tabelle 4
Als nächstes wurden nicht-kornorientierte Siliziumstahlbleche in einer solchen Weise hergestellt, dass heißgewalzte Bleche, die Si in einer Menge von 3,5 Gew.-% enthielten, auf eine Dicke von 0,50 mm in einem einzigen Kaltwalzvorgang bearbeitet wurden, und die kaltgewalzten Bleche wurden einem Endanlassen bei 1000°C über 30 Sekunden unterworfen und gekühlt, wobei die Kühlgeschwindigkeit im Bereich von 1°C bis 20°C/s² bis zur Kühlgeschwindigkeit von 30°C/s vielfach geändert wurde, um Elektrostahlbleche hervorragender Schwachmagnetfeldeigenschafen aus den vorgenannten Elektrostahlblechen niedrigen Kernverlustes zu erhalten.
8 der Zeichnungen zeigt die Ergebnisse des Einflusses der erhaltenen nicht-kornorientierten Siliziumstahlbleche auf die Schwachmagnetfeldeigenschaften, die durch die Verteilung der Größen der Einschlüsse und die Änderungen der Kühlgeschwindigkeiten beim Endanlassen repräsentiert sind. In 8 bedeuten die schwarzen Punktsymbole• ein Beispiel der Größenverteilung konventioneller Einschlüsse (die Einschlüsse mit Partikelgrößen von weniger als etwa 1 μm nehmen 25% der Gesamteinschlüsse ein), und helle Kreissymbole o repräsentieren Beispiele der Größenverteilungen von Einschlüssen gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie aus 8 hervorgeht, werden hervorragende Schwachmagnetfeldeigenschaften B₁ nur dann erzielt, wenn die Größenverteilung der Einschlüsse im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt und die Änderung der Kühlgeschwindigkeit beim Endanlassen etwa 5°C/s² oder weniger ist.
Obgleich der Mechanismus eines solchen Phänomens nicht vollkommen bekannt ist, wird angenommen, dass wegen der Möglichkeit, verbliebene innere Spannungen durch Kontrolle der Größenverteilung der Einschlüsse auf den Bereich der vorliegenden Erfindung zu reduzieren, die Schwachmagnetfeldeigenschaften signifikant verbessert werden.
Obgleich es ausreicht, nur den obigen Anlassprozess bei 800°C bis 1100°C über 0 bis 120 Sekunden durch gewöhnliche Verfahren zur Herstellung eines Elektrostahlblechs auszuführen, das hervorragende Schwachmagnetfeldeigenschaften hat, aus den vorgenannten Elektrostahlblechen niedrigen Kernverlustes, ist es wesentlich, dass das Kühlen ausgeführt wird, nachdem die Rückheizung des Endanlassens ausgeführt ist, durch Ändern der Kühlgeschwindigkeit bei etwa 5°C/s² oder weniger. Wenn die Änderung der Kühlgeschwindigkeit etwa 5°C/s² überschreitet, ergibt sich keine merkliche Verbesserung der Schwachmagnetfeldeigenschaften.
Ein Beispiel der Änderung der Kühlgeschwindigkeit ist es, die Kühlgeschwindigkeit, die bei einer gegebenen Geschwindigkeit im Bereich von etwa 5°C bis 50°C/s auszuführen ist, bei etwa 5°C/s² oder weniger zu ändern, bis eine vorbestimmte Kühlgeschwindigkeit erreicht ist. Bei der vorliegenden Erfindung können jedoch bessere Schwachmagnetfeldeigenschaften erzielt werden, wenn die Änderung der Kühlgeschwindigkeit den Bereich der vorliegenden Erfindung befriedigt ohne Rücksicht auf das Kühlgeschwindigkeitsmuster von der Rückheiztemperatur auf die Umgebungstemperatur. Obwohl es ausreicht, nur die Änderung der Kühlgeschwindigkeit im Bereich von der Rückheiztemperatur auf 600°C zu steuern, wird die Steuerung selbstverständlich vorzugsweise bis zu einer gewöhnlichen Temperatur ausgeführt.
(Beispiel 5, Vergleich)
Geschmolzener Stahl wird in einem Konverter gefrischt, entgast und mit einem Legierungsbestandteil versehen, um eine Zielmenge von Si: 2,6 Gew.-%, Al: 0,1 Gew. % und Mn: weniger als 0,2 Gew.-% zu erzielen, während der Gehalt an S auf zahlreiche Werte geregelt wurde, und dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxidationsprozesses und eines Entgasungsprozesse, die gleichzeitig ausgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf 1100°C bis 1200°C erhitzt und dann heißgewalzt, um Blechwickel einer Blechdicke von 2,0 mm zu bilden. Die heißgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt und kontinuierlich bei 950°C über 30 Sekunden angelassen und auf eine Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche bei 890° über 20 Sekunden zusammen mit üblichen Stahlblechen rückgeheizt und einem Endanlassen durch Änderung der Kühlgeschwindigkeit auf 30°C endangelassen. Die magnetischen Eigenschaften und die Größen und Volumenverhältnisse der Einschlüsse der so erhaltenen Erzeug nisse wurden geprüft. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit einem 25cm-Epstein-Verfahren geprüft, und die Größe und die Volumenverhältnisse der Einschlüsse wurden mit einem optischen Mikroskop gemessen. Tabelle 5 zeigt die Messergebnisse.
Tabelle 5
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, haben die Stahlbleche, deren Volumenverhältnisse der Einschlüsse und Änderungen der Kühlgeschwindigkeit im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen, einen Kernverlustwert (W_15/50) und ein B₁, die besser als bei den üblichen Stahlblechen sind.
(Beispiel 6, Vergleich, Bezug zur Kontrolle der Kühlgeschwindigkeitsänderungsrate)
Geschmolzener Stahl wurde in einem Konverter gefrischt, entgast und mit Legierungsbestandteilen für eine Zielmenge von Si: 3,68 Gew.-%, Al: 0,8 Gew.-& und Mn: 0,2 Gew.% versehen, während der Anteil von S auf zahlreiche Werte geregelt wurde, und dann kontinuierlich gegossen. Brammen wurden durch Intensivierung eines Entschwefelungsprozesses, eines Entoxodationsprozesses und eines Entgasungsprozesses, die gleichzeitig durchgeführt wurden, hergestellt. Die Brammen wurden auf eine Temperatur von 1100°C bis 1200°C erhitzt und dann heißgewalzt, um Blechwickel einer Blechdicke von 2,0 mm zu bilden. Die heißgewalzten Bleche wurden mit Säure gereinigt und kontinuierlich bei 1050°C über 30 Sekunden angelassen und auf eine Enddicke von 0,5 mm kaltgewalzt. Anschließend wurden die kaltgewalzten Bleche bei 1050°C über 30 Sekunden zusammen mit herkömmlichen Stahlblechen rückgeheizt und einem Endanlassen durch Änderung der Kühlgeschwindigkeiten bis zu 30°C/s unterworfen. Tabelle 6 zeigt die Messergebnisse.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl der Kernverlust eines nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechs als auch sein Drehkernverlust signifikant vermindert werden.
Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Kernverlust eines nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechs vermindert werden und es können hervorragende Schwachmagnetfeldeigenschaften erzielt werden.
Tabelle 6

Claims

Nicht-kornorientiertes Siliziumstahlblech mit niedrigem Kernverlust und niedrigem Drehkernverlust, enthaltend C in einer Menge von 0,01 Gew.-% oder weniger, Si in einer Menge von 2,5 – 5,0 Gew.%, Mn in einer Menge von 0,4 –1,5%, S und N jeweils auf 0,003 Gew. % oder weniger beschränkt, Al in einer Menge von 0,1 –1,0 Gew.-%, P in einer Menge von 0,005 – 0,15 Gew.-% und als Rest neben den unvermeidlichen Verunreinigungen Fe, und enthaltend eine Vielzahl von Nicht-Eisen-Einschlüssen in Form von Partikeln unterschiedlicher Größen, ein- . schließlich Niederschlägen von. Sulfiden oder AIN, wobei der Volumenanteil dieser Einschlüsse in dem Stahl, die Partikelgrößen von 4 μm oder mehr haben, im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Einschlüsse in dem Stahl zwischen 5% und 60% liegt, und wobei der Volumenanteil dieser Einschlüsse in dem Stahl, die Partikelgrößen von weniger als 1 μm haben, im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Einschlüsse in dem Stahl zwischen 1 % und 5% liegt.
Verfahren zum Herstellen des nicht-kornorientierten Siliziumstahlblechs nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines geschmolzenen Stahls, Ausführen einer Entschwefelung, Reduzierung und Entgasung im geschmolzenen Stahl, um die Mengen der Verunreinigungselemente S, N zu verringern Gießen zur Bramme, Erhitzen der Bramme und Heißwalzen der Bramme, um die Festlösungsaushärtung von Einschlüssen zu begrenzen und somit den Volumenanteil dieser Einschlüsse wie definiert zu erzielen, Unterwerfen des heißgewalzten Siliziumstahlblechs eines, zweier oder mehrerer Kaltwalzprozesse mit Zwischenglühungen zur Erreichung der Enddicke, und Unterwerfen des kaltgewalzten Siliziumstahlblechs einem Endanlassen mit dem Schritt des . Kühlens des Stahlblechs von der Durchwärmstufe beim Endanlassen durch Steuerung der Änderung der Kühlgeschwindigkeit des Blechs auf 5°C/s² oder weniger bis zu einer vorgegebenen Kühlgeschwindigkeit.