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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.