DE861702C - Verfahren zur Herstellung von Elektrobandstahl - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Elektrobandstahl Die Erfinlung bezieht sich auf die Herstellung von Elektrobandstahl. In den letzten Jahren ist die Nachfrage der Elektroindustrie nach Stählen mit guten magnetischen Eigenschaften hinsichtlich der Kernverluste und der Permeabilität beträchtlich angestiegen, und man hat viele Verfahren entwickelt, um diese wünschenswerten Eigenschaften zu erzielen. Im allgemeinen sind diese Verfahren jedoch langwierig und teuer.
• Bei der Herstellung von Stahl mit gewissen magnetischen Eigenschaften muB man in der Regel von einem Siliciumstahl bestimmter Analyse ausgehen, da die elektrischen Eigenschaften des Enderzeugnisses von dem Siliciumgehalt des als Ausgangswerkstoffes verwendeten Stahles abhängig sind. Die Erfindung hat nun die Aufgabe, aus. einem gegebenen Ausgangswerkstoff die Herstellung von Elektrostahl zu ermöglichen, dessen Eigenschaften besser sind als diejenigen, die man üblicherweise bei dem betreffenden Ausgangswerkstoff erwarten kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, nach welchem Elektrostahl von bestimmter Güte hergestellt werden kann, indem man von einem Stahl ausgeht, dessen Siliciumgehalt geringer ist als derjenige, den man üblicherweise benötigt, um zu dem gewünschten Enderzeugnis zu gelangen.
• Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Elektrostähle, bei deren Herstellung die erste Arbeitsstufe aus einem Warmwalzen auf die gewünschte Dicke besteht. Wenn man Stahlbleche oder -bänder warm walzt, so überziehen sich diese mit Oxyden, die als Walzzunder bezeichnet werden. Um diesen Walzzunder zu entfernen, wird der Stahl nach den -augenblicklich angewendeten Verfahren in der Regel- einer Säurebeizung unterworfen. Ein Merkmal der vori liegenden £rfind.ung besteht nun in der Einsparung dieser Bdzüng; indem man ein Glühen in einer reduzierenden Atmosphäre durchführt, wodurch der heiße Walzzunder reduziert wird und sich eine Oberfläche bildet, die eine lange Lebensdauer der Stanz- und Ziehwerkzeuge sichert.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einer Verbesserung der Qualität des Enderzeugnisses, indem der Stahl gleichzeitig mit der Reduktion, des Walzzunders entkohlt wird. Dabei tritt auQh einte Qualitätsverbesserung des Stahles insofern ein, als durch das Glühen eine Vergrößerung der Korngröße .eintritt.
• Es hat sich gezeigt, daß zwei Temperaturbereiche die Entkohlung begünstigen. Der eine Bereich erstreckt sich von etwa 76o bis etwa 94o° C, während der andere von etwa Ioq.o bis etwa 1i75° C reicht. Handelt-es sich um die Herstellung von Werkstoff mit nur mittleren magnetischen Eigenschaften, so schließt der untere dieser beiden Bereiche auch eine Temperatur ein, bei der ein Glühen mit zufriedenstellender Wirkung eintritt. In solchen Fällen kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, die Entkohlung, die Reduktion des Walzzunders und die Glühüng zur Herbeiführung der gewünschten magnetischen Eigenschaften zusammen in, diesem Bereich durchzuführen.
• Zur Herstellung eines Stahles mit etwas besseren magnetischen Eigenschaften, kann ein Glühen bei höherer Temperatur zwischen den beiden der Entkohlung dienenden Temperaturbereichen zweckmäßig sein. In diesem Fall kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Entkohlung und. die Reduktion des Walzzunders innerhalb des unteren Temperaturbereiches durchgeführt werden, während die Glühung zur Bildung der magnetischen Eigenschaften bei höherer Temperatur erfolgt.
• Zur Erzielung optimaler magnetischer Eigenschaften ist ein Glühen: innerhalb des oberen Entkohlungstemperaturbereiches erforderlich, und in diesem Fall kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Entkohlüng, die Reduktion des Walzzunders und das Glühen zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften. zusammen innerhalb des oberen Temperaturbereidhes stattfinden.
• Allgemein gesprochen, umfaßt die Erfindung die Herstellung-von Elektrobandstahl aus Stahlblech mit verhältnismäßig niedrigem Siliciumgehalt, wobei der Elektrobandstahi dann .elektrische Eigenschaften hat, die besser sind als diej enigen, welche man üblicherweise bei -dem betreffenden Ausgangswerkstoff erwarten konnte. Fernerhin zeichnet sich der erhaltene Elektrobandstahl durch eine erhebliche Schonung der. Stanz-und Ziehwerkzeuge aus.
• Diese und andere Vorteile der Erfindung, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden, werden, durch eine Reihe von Verfahrensstufen erreicht, auf die sich die folgenden Ausführungsbeispiele beziehen.
• Bei der Herstellung von Siliciumbandstahl mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften, ist es üblich, den Ausgangswerkstoff zu Blechen der erforderlichen Stärke warm zu walzen. Zur Glättung erhielten die Bleche einen leichten Kaltwalzstich, und sie wurden dann einer Kastenglühung unterworfen, um die elektrischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern. Der Kastenglühung folgte eine Säurebeizung. Nach der Beizung wurden die Bleche gewaschen und getrocknet, an den Enden zu einem Band zusammengeschweißt und alsdann mit einem Überzug versehen, um dem Werkstoff einen höheren elektrischen Oberflächenwiderstand zu geben.
• Gemäß der Erfindung wird nun der Siliciumstahl wie vorher auf die gewünschte Stärke warm gewalzt, und er erhält dann zur Glättüng einen leichten Kaltwalzstich. Statt jedoch, wie vorstehend erwähnt, daran eine Kastenglühung anzuschließen, werden die Bleche sofort unter Bildung eines Bandes mit den Enden zusammengeschweißt. Alsdann unterwirft man das Band einer reduzierenden offenen Glühung ohne Durchführung einer Beizung, so daß der heiße-Walzzunder - sich noch auf dem Band befindet. Dadurch wird bei Beachtung der gegebenen Regeln der Werkstoff entkohlt, der heiße Walzzunder reduziert und die Korngröße erhöht, so däß man optimale elektrische Eigenschaften erhält. Auf diese Weise fällt weniger Ausschuß an, und die Bandschweißstellen werden geglüht, so daß sie eine größere Bruchfestigkeit erhalten.
• Unter offener Glühung ist nicht zu verstehen, daß die Ofenatmosphäre nicht geregelt oder eingeschlossen ist. Vielmehr ist reit dem Ausdruck »offene Glühung« ein Glühen in einem Ofen gemeint, in welchem die Atmosphäre eingeschlossen und kontrolliert ist und in welchem das Band der Ofenatmosphäre auf beiden Seiten ausgesetzt wird. Um eine Reduktion des gewöhnlichen Walzzunders zu erreichen, ist es notwendig, daß die Ofenatmosphäre reduzierend ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig unter Verwendung eines Ofens ausgeführt, in welchem eine Atmosphäre von freiem Ammoniak aufrechterhalten wird. Man kann jedoch mit einer vollständig aus Wasserstoff bestehenden oder mit einer anderen, Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre arbeiten, die hinsichtlich des Eisenoxyds reduzierend wirkt. Der `Zunder wird sowohl durch die reduzierende Atmosphäre als auch durch den Kohlenstoff in dem Stahl angegriffen, und durch die kombinierte Reaktion zwischen dem Kohlenstoff, dem Zunder und dem Wasserstoff erfährt der Stahl eine Entkohlung, und der Walzzunder wird zu Eisen reduziert, welches Mikroteilchen, aus Siliciumdioxyd enthält.
• Der reduzierte Zunder haftet gut an dem Grundmetall an, und man kann ihm leicht in bekannter Weise eine nachfolgende Behandlung zur Oberflächenisolierung erteilen, wie dies in der amerikanischen Patentschrift a 501846 beschrieben ist.
• Es gibt zwei Temperaturbereiche, welche die Entkohlung begünstigen. Bei der Herstellung von Siliciumstahl zu dem handelsüblichen, sogenannten Elektrospezialstahl (mit einem Kernverlust bis herab zu etwa 1,47 Watt pro Kilogramm bei io Kilogauß und 5o Hz in einem Werkstoff von o,356 mm Stärke) liegt ein guter Entkohlungs- und Glühbereich zwischen etwa 76o bis etwa 94o° C.
• Will man hochwertigeren Siliciumstahl, wie z: B. mittlere Transformatorqualität oder besser (mit einem Kernverlust von weniger als 1,47 Watt pro Kilogramm) erzeugen, so liegt ein guter Entkohlungs-und Glühbereich zwischen etwa 1040 und etwa 1i75° C.
• Somit besteht das Verfahren bei der Herstellung von geringwertigeren Elektrostählen bis einschließlich der Elektrospezialqualitäten aus einem Warmwalzen des Stahles zu Blechen der gewünschten Stärke, einem Glättungskaltwalzstich, dem Zusammenschweißen der Blechenden unter Bildung eines Bandes und der Behandlung des Bandes durch eine offene Glühung bei einer Temperatur von etwa 76o bis etwa 94o° C in einer reduzierenden Atmosphäre. Durch dieses Verfahren erhält man eine größere Wirtschaftlichkeit der Ofenbehandlung und ausgezeichnete magnetische Eigenschaften des Erzeugnisses, die eine größere Schonung der Stanz- und Ziehwerkzeuge gewährleisten, und außerdem eine größere Wirtschaftlichkeit durch Herabsetzung der Behandlungsdauer -des Werkstoffes.
• Bei der Herstellung hochwertigeren Elektrostahls, wie z. B. der mittleren Transformatorqualität (mit einem Kernverlust von weniger als 1,47 Watt pro Kilogramm) wird das Verfahren wie vorstehend beschrieben ausgeführt, jedoch mit der Ausnahme, daß man den Ofen bei einer Temperatur von etwa 1040 bis etwa 1175° C betreibt. Als Ergebnis dieser Behandlung erhält man einen Siliciumstahl mit besseren elektrischen Eigenschaften, als man sie normalerweise bei einem Stahl von dem betreffenden Siliciumgehalt als Ausgangswerkstoff bisher erwarten konnte. Ferner erzielt man ebenfalls eine größere Schonung der Stanz-und Ziehwerkzeuge, eine größere Dehnung bzw. Ziehfähigkeit des Werkstoffes und die gleiche Reduktionswirkung.
• In Abänderung des letztgenannten Verfahrens kann, man auch in der Weise arbeiten, daß der Hauptteil des Ofens zum Zweck der Entkohlung mit einer Temperatur von etwa 76o bis etwa 940'C betrieben wird,während nur der Endteil des OfenseineTemperatur zwischen etwa 1040 und etwa 1175° C erhält, um ein zusätzliches Kornwachstum zu erreichen. Auf diese Weise erzielt man eine größere Wirtschaftlichkeit der Ofenbehandlung, da nur ein Teil des Ofens mit der hohen Temperatur arbeitet.
• Im allgemeinen ist es somit zweckmäßig, den, Ofen während des ganzen Verfahrensabschnittes auf dem niedrigeren Temperaturbereich (76o bis g40° C) zu betreiben und nur dann, wenn sich zeigt, daß die Glühtemperatur zur Herstellung der geeigneten Korngröße oberhalb 94o° C liegt, in dem Endteil des Ofens eine Erhöhung der Temperatur auf den erforderlichen Wert vorzunehmen. Wenn die Endtemperatur des Glühvorganges oberhalb 104o° C liegen muß, dann kann man natürlich den ganzen Ofen auf über 1040° C betreiben, da, wie schon gesagt, der Bereich von etwa io4o bis etwa 1175° C ebenfalls die Entkohlung begünstigt. Die Glühzone in der heißen Zone beträgt für 'ein Bandelement mit einer Stärke von 0,356 mm etwa i Minute. Bei größeren Stärken muß diese Zeit verlängert werden. Wie oben angegeben, ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, zur Herstellung eines Elektrostahles von hoher Qualität ein Ausgangswerkstoff von verhältnismäßig niedrigem Siliciumgehalt zu benutzen. Beispielsweise ist es bei der Herstellung eines Siliciumstahles mit einem Kernverlust von nicht über 1,27 Watt pro Kilogramm bei io Kilogauß, 6o Hz und 0,356 mm Stärke erforderlich gewesen, einen Ausgangsstahl zu benutzen, der etwa 3,6 °/o Silicium enthält. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde jedoch ausgehend von einem Stahl mit nur 2,6o °/o Silicium ein Enderzeugnis hergestellt, das im wesentlichen die gleichen elektrischen Eigenschaften hat, und zwar zeigte der erfindungsgemäß hergestellte Siliciumstahl eine große Dehnung und er sicherte eine größere Schonung der Stanz- und Ziehwerkzeuge. Außerdem waren die Herstellungskosten geringer.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Elektrobandstahl mit die Stanz- und Ziehwerkzeuge schonenden Oberflächeneigenschaften aus Siliciumstahl, dadurch gekennzeichnet, daß Siliciumstahl warm zu Feinblechen der endgültigen Stärke gewalzt wird, mehrere Bleche zur Bildung eines Bandes mit ihren Enden zusammengeschweißt werden und dieses Band bei noch mit dem heißen Walzzunder bedeckter Oberfläche in einer reduzierenden Atmosphäre innerhalb eines geteilten Bereiches von etwa 76o bis etwa 1175° C, ausgenommen von etwa 940 bis etwa 10q.0° C, einer offenen Glühbehandlung so unterworfen wird, daß dadurch eine Entkohlung des Stahles, eine Reduktion des- darauf befindlichen Zunders und ein Enderzeugnis mit fester Oberflächenbeschaffenheit bewirkt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende offene Glühung bei einer Temperatur von etwa 76o bis etwa 94o° C durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende offene Glühung bei einer Temperatur von etwa 104o bis etwa 1175° durchgeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Band bei einer Temperatur von etwa 76o bis etwa g40° entkohlt wird, worauf die Temperatur des Bandes auf einen Wert innerhalb des Bereiches von etwa 94o bis etwa 1175° C gesteigert wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Streifens nach der reduzierenden Glühbehandlung ein isolierender Phosphatüberzug gebildet wird.
6. 6. Siliciumhaltiges Stahlfeinblech in Form eines zusammengeschweißten Bandes mit eine größere Schonung der Stanz- und Ziehwerkzeuge sichernden und- guten elektrischen Eigenschaften" welches nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 hergestellt ist.
7. 7. Verfahren zur Herstellung von Elektrostahlblech, dadurch gekennzeichnet; , daB Siliciumstahl warm zu Feinblechen der endgültigen Stärke gewalzt und das Material bei noch mit dem Eisenwalzzunder bedeckter Oberfläche in einer reduzierenden Atmosphäre innerhalb eines Bereiches von etwa 76o bis etwa 1z75° C einer offenen Glühbehandlung so unterworfen wird, daß eine wesentliche Reduktion des darauf befindlichen Zunders bewirkt und ein Erzeugnis mit festen Oberflächenteilen erhalten wird.