EP0910676B1 - Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektroblech - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektroblech Download PDF

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EP0910676B1
EP0910676B1 EP97930498A EP97930498A EP0910676B1 EP 0910676 B1 EP0910676 B1 EP 0910676B1 EP 97930498 A EP97930498 A EP 97930498A EP 97930498 A EP97930498 A EP 97930498A EP 0910676 B1 EP0910676 B1 EP 0910676B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
annealing
strip
cold
nitrogen
Prior art date
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EP97930498A
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Manfred Espenhahn
Andreas Böttcher
Klaus Günther
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Stahl AG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the heat treatment
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D8/1216—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the working steps
    • C21D8/1222—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
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    • C21D8/1233—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D8/1244—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the heat treatment
    • C21D8/1261—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the heat treatment following hot rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing grain-oriented electrical sheet from which a slab is made a steel with (in mass%) more than 0.005 to 0.10% C, 2.5 to 4.5% Si, 0.03 to 0.15% Mn, more than 0.01 to 0.05% S, 0.01 to 0.035% Al, 0.0045 to 0.012% N, 0.02 up to 0.3% Cu, balance Fe including unavoidable Contamination at a temperature lower than that Solubility temperature for manganese sulfides, anyway below 1320 ° C, but above the solubility temperature for copper sulfides, is heated through, then with an initial temperature of at least 960 ° C and with a final temperature in the range of 880 to 1000 ° C up to the final hot strip thickness in the range from 1.5 to 7.0 mm is hot rolled, the hot strip then 100 to 600 s long at a temperature in the range of 880 to 1150 ° C annealed, then at a cooling rate greater than 15 K / s cooled and in one or more Cold
  • the aim of lowering the temperature before hot rolling is Avoiding liquid slag on the slabs, which Wear on the glow devices is reduced and that Production output increased.
  • EP-B-0 219 611 describes a method which a lowering of the slab preheating temperature in advantageously allows.
  • (Al, Si) N particles used as grain growth inhibitors which via a nitriding process into the finished strip thickness cold-rolled and decarburized strip can be introduced.
  • the measure to carry out this nitriding process is the Annealing atmosphere in the high-temperature annealing selected so that this has a nitriding ability, or it becomes nitriding Additives for glow repair, or combinations of cited both.
  • EP-B-0 321 695 describes a similar process described. As grain growth inhibitors only (Al, Si) N particles are used. It will additional information on the chemical composition made and another way one Nitriding treatment in connection with the Decarburization annealing demonstrated. Furthermore, the hint given that the slab preheating temperatures are preferred should be below 1200 ° C.
  • EP-B-0 339 474 also describes a process, but a nitriding treatment in the form of continuous annealing in the temperature range from 500 to 900 ° C. is carried out in detail in the presence of a sufficient amount of NH 3 in the annealing gas. Furthermore, it is described in detail how the annealing nitriding treatment can be connected directly after the decarburization annealing. The goal here is the formation of (Al, Si) N particles as an effective grain growth inhibitor. It is particularly emphasized that with such a nitriding treatment, at least 100 ppm, but preferably more than 180 ppm, of nitrogen must be introduced. The slab preheating temperature should be below 1200 ° C.
  • EP-B-0 390 140 represents the special meaning of the Grain size distribution of the decarburized cold strip in particular and gives different methods for their determination on.
  • the slab preheating temperature is always one Temperature specified below 1280 ° C. However Always recommended that the slabs be below 1200 ° C preheat all of the exemplary embodiments listed indicate 1150 ° C as preheating temperature.
  • the hot rolled strip is subjected to annealing in order to to excrete the copper sulfide particles, which the Form inhibitor phase. Then there is a Cold rolling to the finished strip thickness.
  • you can the hot-rolled strip is first a first Cold rolling step are then subjected to the inhibitor-eliminating annealing and the last cold rolling to carry out the finished strip thickness.
  • This band eventually becomes a continuous one Decarburization annealing treatment carried out in a moist Nitrogen and hydrogen containing annealing atmosphere.
  • the structure recrystallized and decarburized the tape. Then will an essentially containing MgO Anti-stick coating on the surface of decarburized Cold tape applied and the tape wound up Coils.
  • the decarburized cold strip coils thus produced are then subjected to a high temperature hood annealing in order to Formation of the Goss Texture on the Process of Initiate secondary recrystallization.
  • the coils with a heating rate of about 10 to 30 K / h slowly heated up in a glowing atmosphere There is hydrogen and nitrogen.
  • the dew point of the hot gas rises sharply because then the crystal water of the essentially MgO containing adhesive protection coating is released.
  • secondary recrystallization takes place at around 950 to 1020 ° C from.
  • a mixture of hydrogen and nitrogen is generally used as the annealing gas, a mixture of 75% hydrogen and 25% nitrogen being particularly common.
  • this gas composition a certain nitrogen nitriding of the tape is effected, because with this stoichiometric composition there are enough NH 3 molecules that are necessary for nitrogen nitriding. This increases the known inhibition based on AlN.
  • the cold strip for high-temperature annealing in an atmosphere containing less than 25% by volume of H 2 the rest nitrogen and / or noble gas, such as argon, is heated at least until the holding temperature is reached. After reaching the holding temperature, the H 2 content can be steadily increased to 100%.
  • heating up phase also significantly increases that Oxidation potential of the annealing atmosphere, which is reflected in Individual cases unfavorable to the later training of the insulating phosphate layer and their adhesion can.
  • This problem only occurs at the beginning of the Heating phase noticeable when the dew point of the hot gas by releasing water vapor from the Anti-adhesive coating increases significantly.
  • a Change in the inhibitor phase occurs through desulfurization but not yet in at these low temperatures Appearance, but occurs only at higher temperatures on. To adversely affect the To avoid surface texture, the Gas composition changed during the heating phase become.
  • Reference The first high-temperature annealing referred to as “reference” corresponded to the prior art and contained an atmosphere of 75% by volume H 2 + 25% by volume N 2 in the heating phase. The temperature was raised from 15 K / h to a holding temperature of 1200 ° C., held at this temperature for 20 hours and then slowly cooled. An atmosphere of 100% H 2 was switched over from the start of the holding time.
  • New variant The second high-temperature annealing, referred to as “new”, represented the measure according to the invention and, in contrast to “Reference”, contained an atmosphere of 10% by volume H 2 + 90% by volume N 2 in the heating phase.
  • inert The third high-temperature annealing, referred to as “inert”, also represented the measure according to the invention, however, in contrast to “new", the inert gas argon was used instead of N 2 in the heating phase.
  • Fig. 1 shows the steep drops of the Coercive field strength that in all three cases one Secondary recrystallization has taken place.
  • the Individual recrystallization test samples were chemical analyzed for their nitrogen and sulfur content.
  • Fig. 3 shows the development of the nitrogen content
  • Fig. 4 shows the development of the sulfur content in Temperature interval from 900 ° C to 1045 ° C during the Warm-up phase of the high glow.
  • Table 1 Table 1 listed melts A to E.
  • the bands were rolled to a finished strip thickness of 0.30 mm.
  • the development of the sulfur content differs between the inventive and the non-inventive annealing variants in a noteworthy manner only from strip temperatures above 900 ° C.
  • the advantageous effect of the variant according to the invention also arises if the low-hydrogen incandescent atmosphere is only used at a later point in time during heating. If, for example, the use of very low-hydrogen glow atmospheres in the heating phase (e.g. 5% by volume hydrogen) should cause problems with the surface properties of the strip due to its very high oxidation potential, the method according to the invention can be modified as follows: The annealing starts with a hydrogen-rich one Annealing atmosphere.
  • the composition of the annealing gas is changed and the annealing continued in a low-hydrogen atmosphere.
  • the gas atmosphere is changed again and the hydrogen content is greatly increased, preferably to 100%.
  • the effect of this modification of the method according to the invention is identical to that of the method according to the invention described above.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektroblech, bei dem eine Bramme aus einem Stahl mit (in Masse-%) mehr als 0,005 bis 0,10 % C, 2,5 bis 4,5 % Si, 0,03 bis 0,15 % Mn, mehr als 0,01 bis 0,05 % S, 0,01 bis 0,035 % Al, 0,0045 bis 0,012 % N, 0,02 bis 0,3 % Cu, Rest Fe einschl. unvermeidbarer Verunreinigungen bei einer Temperatur, die tiefer als die Löslichkeitstemperatur für Mangansulfide, jedenfalls unter 1320 °C, aber oberhalb der Löslichkeitstemperatur für Kupfersulfide liegt, durcherwärmt wird, im Anschluß daran mit einer Anfangstemperatur von mindestens 960 °C und mit einer Endtemperatur im Bereich von 880 bis 1000 °C bis auf Warmband-Enddicke im Bereich von 1,5 bis 7,0 mm warmgewalzt wird, das Warmband danach 100 bis 600 s lang bei einer Temperatur im Bereich von 880 bis 1150 °C geglüht, sodann mit einer Abkühlrate von größer als 15 K/s abgekühlt und in einem oder mehreren Kaltwalzschritten bis auf Kaltband-Enddicke kaltgewalzt wird, worauf das Kaltband einer rekristallisierenden Glühung in feuchter, Wasserstoff und Stickstoff enthaltender Atmosphäre mit gleichzeitiger Entkohlung unterworfen wird und nach dem beidseitigen Aufbringen eines im wesentlichen MgO enthaltenden Trennmittels hochtemperaturgeglüht und nach dem Aufbringen einer Isolierbeschichtung schlußgeglüht wird.
Ein solches Verfahren ist in der DE 43 11 151 C1 offenbart. Die Absenkung der Brammenvorwärmtemperatur auf unterhalb der Löslichkeitstemperatur von MnS, in jedem Fall aber unterhalb von 1320 °C, ist durch die Anwendung von Kupfersulfid als wesentlichem Kornwachstumsinhibitor möglich. Dessen Löslichkeitstemperatur liegt derart tief, daß auch durch die Vorwärmung bei dieser abgesenkten Temperatur und dem nachfolgenden Warmwalzen in Verbindung mit der Glühung des warmgewalzten Bandes eine hinreichende Bildung dieser Inhibitorphase möglich ist. MnS spielt wegen seiner sehr viel höheren Löslichkeitstemperatur als Inhibitor keine Rolle und AlN, dessen Löslichkeits- und Ausscheidungseigenschaften zwischen denen von Mn- und Cu-Sulfid liegen, hat nur einen unbedeutenden Anteil an der Inhibition.
Ziel der Temperaturabsenkung vor dem Warmwalzen ist die Vermeidung flüssiger Schlacke auf den Brammen, was den Verschleiß der Glüheinrichtungen verringert und das stoffwirtschaftliche Ausbringen der Produktion erhöht.
Die EP-B-0 219 611 beschreibt ein Verfahren, das ebenfalls eine Absenkung der Brammenvorwärmtemperatur in vorteilhafter Weise ermöglicht. Dabei werden (Al,Si)N-Partikel als Kornwachstumsinhibitoren verwendet, die über einen Nitrierprozeß in das auf Fertigbanddicke kaltgewalzte und entkohlte Band eingebracht werden. Als Maßnahme, diesen Nitrierprozeß durchzuführen, wird die Glühatmosphäre bei der Hochglühung so gewählt, daß diese ein Nitriervermögen besitzt, oder es werden nitrierende Zusätze zum Glühseparatur, bzw. auch Kombinationen aus beiden angeführt.
In der EP-B-0 321 695 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben. Als Kornwachstumsinhibitoren werden ausschließlich (Al,Si)N-Partikel verwendet. Es werden zusätzliche Angaben zur chemischen Zusammensetzung gemacht und eine weitere Möglichkeit einer Nitrierbehandlung in Verbindung mit der Entkohlungsglühung aufgezeigt. Weiterhin wird der Hinweis gegeben, daß die Brammenvorwärmtemperaturen vorzugsweise unter 1200 °C liegen sollten.
Die EP-B-0 339 474 beschreibt ebenfalls ein Verfahren, wobei jedoch detailliert eine Nitrierbehandlung in Form einer Durchlaufglühung im Temperaturbereich von 500 bis 900 °C unter Anwesenheit einer ausreichenden Menge von NH3 im Glühgas durchgeführt wird. Weiterhin wird detailliert beschrieben, wie die Glüh-Nitrierbehandlung direkt der Entkohlungsglühung nachgeschaltet werden kann. Ziel ist auch hier die Bildung von (Al,Si)N-Partikeln als wirksamer Kornwachstumsinhibitor. Dabei wird besonders betont, daß bei einer solchen Nitrierbehandlung mindestens 100 ppm, vorzugsweise aber mehr als 180 ppm Stickstoff eingebracht werden muß. Die Brammenvorwärmtemperatur sollte unter 1200 °C liegen.
Die EP-B-0 390 140 stellt die besondere Bedeutung der Korngrößenverteilung des entkohlten Kaltbandes besonders heraus und gibt verschiedene Methoden zu ihrer Bestimmung an. Als Brammenvorwärmtemperatur wird in jedem Falle eine Temperatur von kleiner 1280 °C angegeben. Jedoch wird immer die Empfehlung gegeben, die Brammen unter 1200 °C vorzuwärmen, sämtliche angeführten Ausführungsbeispiele geben 1150 °C als Vorwärmtemperatur an.
Demgegenüber hat das aus der DE 43 11 151 C1 bekannte Verfahren den wesentlichen Vorteil, die Vorwärmtemperaturen nicht derart tief wie die oben erwähnten 1150 bis 1200 °C wählen zu müssen. Im oft angewendeten mixed-rolling-Betrieb eines modernen Warmwalzwerkes werden häufig Brammenvorwärmtemperaturen von 1250 bis 1300 °C eingestellt, weil dieser Temperaturbereich aus warmwalz- und energietechnischer Sicht besonders günstig ist. Zum anderen hat die Anwendung von Kupfersulfid als Inhibitor den entscheidenden Vorteil, nicht durch eine zusätzliche Technologie eine Nitrierbehandlung durchführen und beherrschen zu müssen, sondern kann den Kornwachstumsinhibitor bereits am Anfang des Herstellungsweges direkt erzeugen. Die Weiterverarbeitung des Warmbandes bis zum Fertigprodukt wird auf diese Weise erheblich vereinfacht.
Das warmgewalzte Band wird einer Glühung unterzogen, um die Kupfersulfidpartikel auszuscheiden, welche die Inhibitorphase bilden sollen. Danach erfolgt ein Kaltwalzen auf die Fertigbanddicke. Alternativ dazu kann das warmgewalzte Band zunächst einem ersten Kaltwalzschritt unterzogen werden, um danach die inhibitorausscheidende Glühung und das letzte Kaltwalzen auf die Fertigbanddicke durchzuführen. Mit diesem Band wird schließlich eine kontinuierliche Entkohlungsglühbehandlung durchgeführt in einer feuchten Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Glühatmosphäre. Zu Beginn dieser Glühbehandlung wird das Gefüge rekristallisiert und das Band entkohlt. Anschließend wird eine im wesentlichen MgO enthaltende Klebschutzbeschichtung auf die Oberfläche des entkohlten Kaltbandes aufgebracht und das Band aufgewickelt zu Coils.
Die so erzeugten entkohlten Kaltbandcoils werden dann einer Hochtemperatur-Haubenglühung unterzogen, um die Bildung der Gosstextur über den Prozeß der Sekundärrekristallisation einzuleiten. Üblicherweise werden die Coils mit einer Aufheizrate von etwa 10 bis 30 K/h langsam aufgeheizt in einer Glühatmosphäre, die aus Wasserstoff und Stickstoff besteht. Bei etwa 400 °C Bandtemperatur steigt der Taupunkt des Glühgases stark an, weil dann das Kristallwasser der im wesentlichen MgO enthaltenden Klebschutzbeschichtung freigesetzt wird. Bei etwa 950 bis 1020 °C läuft die Sekundärrekristallisation ab. Damit ist zwar die Gosstexturbildung bereits abgeschlossen, jedoch wird noch weiter bis auf eine Temperatur von mindestens 1150 °C, vorzugsweise mindestens 1180 °C aufgeheizt und bei dieser Temperatur mindestens 2 bis 20 h gehalten. Dies ist notwendig, um das Band von den nicht mehr benötigten Inhibitorpartikeln zu reinigen, weil diese sonst im Material verbleiben und im Fertigprodukt den Ummagnetisierungsprozeß behindern würden. Für einen optimalen Reinigungsvorgang wird nach Beendigung der Sekundärrekristallisation, üblicherweise ab Beginn der Haltephase der Wasserstoffanteil in der Glühatmosphäre stark erhöht, z.B. auf 100 %.
In der Aufheizphase der Hochglühung wird im allgemeinen ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff als Glühgas verwendet, wobei vor allem eine Mischung aus 75 % Wasserstoff und 25 % Stickstoff üblich ist. Bei dieser Gaszusammensetzung wird eine gewisse Aufstickung des Bandes bewirkt, weil bei dieser stöchiometrischen Zusammensetzung genügend viele NH3-Moleküle vorhanden sind, die für eine Aufstickung notwendig sind. Dadurch wird die bekanntermaßen auf AlN basierende Inhibition noch weiter verstärkt.
Bei Anwendung des in DE 43 11 151 C1 offenbarten Verfahrens, bei dem die Inhibition nicht auf AlN-Partikeln, sondern auf Kupfersulfid beruht, treten jedoch bei Anwendung dieser Art der Hochglühung gelegentlich Streuungen beim Ablauf der Texturbildung (Sekundärrekristallisation) während der Hochtemperaturglühung auf. Diese Streuungen wirken sich direkt auf die magnetischen Werte ungünstig aus. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, während der Hochglühung diese Streuungen deutlich zu verringern und dadurch den Ablauf der Sekundärrekristallisation zu stabilisieren, wodurch die magnetischen Werte auf ein sehr gutes Niveau gebracht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem gattungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, daß das Kaltband zur Hochtemperaturglühung in einer weniger als 25 Vol.-% H2, Rest Stickstoff und/oder Edelgas, wie Argon, enthaltenden Atmosphäre mindestens bis zum Erreichen der Haltetemperatur aufgeheizt wird. Nach dem Erreichen der Haltetemperatur kann der H2-Anteil stetig bis auf 100 % erhöht werden.
Um den Ablauf der Sekundärrekristallisation bewerten und vergleichen zu können, wurde eine Anzahl identisch entkohlter Kaltbandproben einer Laborsimulation der betrieblichen Hochtemperatur-Haubenglühung unterzogen. Bei Erreichen bestimmter, zuvor festgelegter Temperaturen während der Aufheizung wurden einzelne Proben diesem Stapel entnommen. In diesen Proben waren Teilzustände des Materials in dieser Phase der Hochglühung eingefroren. Als Temperaturintervall wurde der Bereich zwischen 900 und 1045 °C gewählt, weil dort die Sekundärrekristallisation abläuft. An allen Proben wurde die Koerzitivfeldstärke bestimmt und gegen die Entnahmetemperatur in Fig. 1 grafisch aufgetragen. Die Koerzitivfeldstärke verhält sich umgekehrt proportional zur mittleren Korngröße des Gefüges.
Danach läßt sich der Beginn der Sekundärrekritallisation als ein plötzlicher Steilabfall der Koerzitivfeldstärke bei einer bestimmten Probenentnahmetemperatur erkennen. Dieser Steilabfall als Indikator für den Beginn der Sekundärrekristallisation ist in Fig. 1 sichtbar. Diese Art der Untersuchung wird als "Rekristallisationstest" bezeichnet (vgl. M. Hastenrath et al., Anales de Fisika B, Vol. 86 (1990), pp. 229-231). Gleichzeitig wurden an diesen Rekristallisationstestproben die Gehalte an Stickstoff und Schwefel bestimmt. Diese Untersuchungen zeigten, daß auch entkohltes Kaltband, das gemäß DE 43 11 151 erzeugt wurde, in hohem Maße aufgestickt wird, wenn es mit der üblichen Hochglühung, die 75 % Wasserstoff und 25 % Stickstoff in der Aufheizphase enthält, geglüht wird. Gleichzeitig jedoch fällt der Schwefelgehalt im Verlaufe dieser Hochglühung stark ab. Dies bedeutet aber eine Schwächung der Inhibition, die auf der Wirkung von Kupfersulfiden beruht. Diese Entschwefelung erfolgt außerdem in inhomogener Weise, woraus die beobachteten Streuungen der magnetischen Werte erklärbar sind. Wird aber die Hochglühung in erfindungsgemäßer Weise verändert und der Wasserstoffanteil während der Aufheizung auf maximal 25 Vol.-% begrenzt, so tritt nur eine sehr viel schwächere Entschwefelung auf. Der Schwefelgehalt nimmt erst bei höheren Temperaturen merklich ab, wenn die Sekundärrekristallisation bereits beendet ist. Dieser Sachverhalt wird weiter unten anhand der Beispiele demonstriert.
Die Anwendung niedriger Wasserstoffanteile während der Aufheizphase erhöht jedoch auch deutlich das Oxidationspotential der Glühatmosphäre, was sich in Einzelfällen ungünstig auf die spätere Ausbildung der isolierenden Phosphatschicht und deren Haftung auswirken kann. Dieses Problem tritt aber nur am Anfang der Aufheizphase merklich in Erscheinung, wenn der Taupunkt des Glühgases durch Freisetzung von Wasserdampf aus der Klebschutzbeschichtung deutlich ansteigt. Eine Veränderung der Inhibitorphase durch Entschwefelung tritt aber bei diesen tiefen Temperaturen noch nicht in Erscheinung, sondern tritt erst bei höheren Temperaturen auf. Um eine ungünstige Beeinflussung der Oberflächenbeschaffenheit zu vermeiden, sollte die Gaszusammensetzung während der Aufheizphase gewechselt werden. So ist es günstig, eine Hochglühung mit einer Glühatmosphäre zu beginnen, die einen hohen Wasserstoffanteil besitzt, und unter diesen Bedingungen bis zu einer Temperatur von 450 bis 750 °C aufzuheizen. Dann sollte die Glühatmosphäre gewechselt und ein niedriger Wasserstoffanteil, z.B. 5 bis 10 Vol.-% eingestellt und die Aufheizung bis zum Erreichen der Haltestufe fortgesetzt werden. Ab Beginn der Haltephase wird dann in gewohnter Weise der Wasserstoffanteil auf 100 % erhöht.
Aus den Beispielen wird die Wirkung der erfinderischen Maßnahme deutlich. Warmbänder aus Schmelzen mit den in Tafel 1 aufgeführten chemischen Zusammensetzungen wurden gemäß dem in DE 43 11 151 C1 beschriebenen Verfahren zu entkohltem Kaltband weiterverarbeitet. Dieses entkohlte Kaltband wurde aufgeteilt und in Betriebsversuchen drei unterschiedlichen Hochglühungen unterzogen:
Variante "Referenz": Die erste als "Referenz" bezeichnete Hochglühung entsprach dem Stand der Technik und beinhaltete eine Atmosphäre von 75 Vol.-% H2 + 25 Vol.-% N2 in der Aufheizphase. Von Umgebungstemperatur wurde mit 15 K/h bis auf eine Haltetemperatur von 1200 °C aufgeheizt, 20 h lang diese Temperatur gehalten und anschließend langsam abgekühlt. Von Beginn der Haltezeit an wurde auf eine Atmosphäre von 100 % H2 umgeschaltet.
Variante "neu": Die zweite als "neu" bezeichnete Hochglühung repräsentierte die erfindungsgemäße Maßnahme und beinhaltete im Unterschied zu "Referenz" eine Atmosphäre von 10 Vol.-% H2 + 90 Vol.-% N2 in der Aufheizphase.
Variante "inert": Die dritte als "inert" bezeichnete Hochglühung repräsentierte ebenfalls die erfindungsgemäße Maßnahme, jedoch wurde im Unterschied zu "neu" anstelle von N2 in der Aufheizphase das Inertgas Argon benutzt.
Dabei wurden die in Tafel 2 zusammengestellten magnetischen Eigenschaften erzielt. Diese Werte sind in den Fig. 2a und 2b grafisch dargestellt. Gegenüber der "Referenz"-Hochglühung (Stand der Technik) zeigen die erfindungsgemäßen Hochglühvarianten "neu" und "inert" wesentlich einheitlichere magnetische Werte, repräsentiert durch die Polarisation, woraus der stabilisierende Effekt ersichtlich wird. Diese Werte liegen außerdem auf einem hohen Niveau. Der Vergleich der beiden erfindungsgemäßen Varianten "neu" und "inert" zeigt, daß Stickstoff als Hauptbestandteil des Glühgases am besten geeignet ist. Die Verwendung eines Inertgases wie Argon ist aus Kostengründen nicht sinnvoll. Die "inert"-Variante zeigt aber ebenfalls eine Verbesserung und Stabilisierung der magnetischen Eigenschaften, was beweist, daß der Stickstoff als Hauptbestandteil der Glühatmosphäre nicht entscheidend dafür ist, sondern der geringe Wasserstoffanteil.
Vor den durchgeführten Hochglühungen wurden Proben von entkohltem Kaltband Rekristallisationstests der oben beschriebenen Art durchgeführt. Dabei wurden ebenfalls drei Varianten gebildet mit den entsprechenden Gasatmosphären in der Aufheizphase wie bei den oben beschriebenen Versuchen.
Fig. 1 zeigt anhand der Steilabfälle der Koerzitivfeldstärke, daß in allen drei Fällen eine Sekundärrekristallisation stattgefunden hat. Die einzelnen Rekristallisationstestproben wurden chemisch auf ihren Gehalt an Stickstoff und Schwefel analysiert.
Fig. 3 zeigt die Entwicklung des Stickstoffgehaltes und Fig. 4 die Entwicklung des Schwefelgehaltes im Temperaturintervall von 900 °C bis 1045 °C während der Aufheizphase der Hochglühung. Für beide Darstellungen wurden Mittelwerte der Meßwerte aller Bänder der in Tafel 1 aufgeführten Schmelzen A bis E gebildet. Die Bänder wurden auf eine Fertigbanddicke von 0,30 mm gewalzt.
Die Entwicklung des Stickstoffgehaltes während der Aufheizphase in Fig. 3 zeigt bei der "Referenz"-Variante den erwartet hohen Anstieg bereits bei Temperaturen unterhalb von 1020 °C. Demgegenüber ist der Anstieg bei der erfindungsgemäßen Variante "neu" deutlich schwächer ausgeprägt und wird erst bei hohen Temperaturen dominierend, dann wenn die Sekundärrekristallisation bereits abgeschlossen ist. Im Falle der ebenfalls erfindungsgemäßen Variante "inert" tritt überhaupt keine Erhöhung des Stickstoffgehaltes auf, weil das Glühgas keinen Stickstoff enthält. Eine merkliche Entstickung tritt aber erst bei hohen Temperaturen oberhalb der Sekundärrekristallisation auf. Die Wirkungen der beiden erfindungsgemäßen Hochglühvarianten auf die Entwicklung des Stickstoffgehaltes im Verlaufe der Glühung ist somit gegensätzlich. Die Wirkungen auf die magnetischen Eigenschaften jedoch ist ungefähr dieselbe. Somit kann die Beeinflussung des Stickstoffgehaltes bei Material, das nach dem in DE 43 11 151 C1 offenbarten Verfahren hergestellt wird, nicht die Ursache für die erfindungswesentliche Verbesserung sein.
Betrachtet man jedoch die Entwicklung des Schwefelgehaltes während der Aufheizung und vergleicht dabei die drei hier betrachteten Varianten, so läßt sich der Wirkungsmechanismus des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht erkennen: Während bei der "Referenz"-Variante der Schwefelgehalt recht schnell im Verlaufe der Aufheizung, noch vor Beginn der Sekundärrekristallisation, abfällt, ist dieser Abfall bei den erfindungsgemäßen Varianten "neu" und "inert" wesentlich schwächer ausgeprägt. Eine Verringerung des Schwefelgehaltes ist nur mit einem entsprechenden Abbau der als Inhibitoren wirkenden Kupfersulfide zu erklären. Im Falle der "Referenz"-Hochglühvariante vollzieht sich dieser Abfall recht schnell, wodurch die Inhibitionswirkung frühzeitig nachläßt und dadurch der Texturselektionsprozeß zu Beginn der Sekundärrekristallisation gewissen Streuungen unterworfen wird. Durch Anwendung einer erfindungsgemäßen Hochglühvariante wird die Wirkung der Inhibitorphase zeitlich verlängert, was sich dementsprechend günstig auf den Selektionsprozeß bei der Sekundärrekristallisation auswirkt.
Die Entwicklung der Schwefelgehalte unterscheidet sich zwischen den erfindungsgemäßen und den nicht erfindungsgemäßen Hochglühvarianten in nennenswerter Weise erst ab Bandtemperaturen oberhalb von 900 °C. Somit stellt sich die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Variante auch dann ein, wenn die wasserstoffarme Glühatmospähre erst zu einem späteren Zeitpunkt während der Aufheizung zur Anwendung kommt. Wenn beispielsweise die Anwendung sehr wasserstoffarmer Glühatmospähren in der Aufheizphase (z.B. 5 Vol.-% Wasserstoff) aufgrund ihres sehr hohen Oxidationspotentials Probleme mit der Oberflächenbeschaffenheit des Bandes machen sollte, so läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in folgender Weise abändern: Die Glühung beginnt mit einer wasserstoffreichen Glühatmosphäre. Nach Erreichen einer Bandtemperatur von mindestens 450 °C und höchstens 750 °C wird die Zusammensetzung des Glühgases gewechselt und die Glühung in einer wasserstoffarmen Atmosphäre fortgesetzt. Prinzipiell wäre es möglich, den Wechsel der Glühatmosphäre erst bei 900 °C vorzunehmen, jedoch dürfte es schwierig sein, bei einer Haubenglüheinrichtung, die für derartige Hochglühungen verwendet wird, wegen der hohen Wärmekapazität des eingesetzten gecoilten Materials und der daraus sich ergebenden Temperaturgradienten die Bandtemperatur hinreichend genau festzulegen. Ab Erreichen der Haltetemperatur von mindestens 1150 °C wird die Gasatmosphäre wiederum gewechselt und der Wasserstoffanteil stark erhöht, vorzugsweise auf 100 %. Diese Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hinsichtlich seiner Wirkung mit dem weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren identisch.
Chemische Zusammensetzung des Versuchsmaterials in Masse-%
C Mn S Si Cu Al N
Schmelze A: 0,061 0,080 0,023 3,08 0,068 0,020 0,0079
Schmelze B: 0,048 0,089 0,024 3,20 0,077 0,022 0,0086
Schmelze C: 0,058 0,097 0,022 3,21 0,070 0,021 0,0073
Schmelze D: 0,057 0,081 0,027 3,12 0,078 0,022 0,0074
Schmelze E: 0,085 0,081 0,023 3,20 0,071 0,023 0,0085
Figure 00130001

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektroblech, bei dem eine Bramme aus einem Stahl mit (in Masse-%)
    mehr als 0,005 bis 0,10 % C,
    2,5 bis 4,5 % Si,
    0,03 bis 0,15 % Mn,
    mehr als 0,01 bis 0,05 % S,
    0,01 bis 0,035 % Al,
    0,0045 bis 0,012 % N,
    0,02 bis 0,3 % Cu,
    Rest Fe einschl. unvermeidbarer Verunreinigungen
    bei einer Temperatur, die tiefer als die Löslichkeitstemperatur für Mangansulfid, jedenfalls unter 1320 °C, aber oberhalb der Löslichkeitstemperatur für Kupfersulfide liegt, durcherwärmt wird, im Anschluß daran mit einer Anfangstemperatur von mindestens 960 °C und mit einer Endtemperatur im Bereich von 880 bis 1000 °C bis auf Warmband-Enddicke im Bereich von 1,5 bis 7,0 mm warmgewalzt wird, das Warmband danach 100 bis 600 s lang bei einer Temperatur im Bereich von 880 bis 1150 °C geglüht, sodann mit einer Abkühlrate von größer als 15 K/s abgekühlt und in einem oder mehreren Kaltwalzschritten bis auf Kaltband-Enddicke kaltgewalzt wird, worauf das Kaltband einer rekristallisierenden Glühung in feuchter, Wasserstoff und Stickstoff enthaltender Atmosphäre mit gleichzeitiger Entkohlung unterworfen wird und nach dem beidseitigen Aufbringen eines im wesentlichen MgO enthaltenden Trennmittels hochtemperaturgeglüht und nach dem Aufbringen einer Isolierbeschichtung schlußgeglüht wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltband zur Hochtemperaturglühung in einer weniger als 25 Vol.-% H2, Rest Stickstoff und/oder Edelgas, wie Argon, enthaltenden Atmosphäre mindestens bis zum Erreichen der Haltetemperatur von 1150 bis 1200 °C, vorzugsweise 1180 °C, aufgeheizt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erreichen der Haltetemperatur der H2-Anteil der Glühgasatmosphäre stetig auf bis zu 100 % erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Glühgasatmosphäre bis zum Erreichen einer Temperatur im Bereich von 450 bis 750 °C mehr als 50 Vol.-% H2 enthält, daß nach dem Überschreiten dieser Temperatur der H2-Anteil auf unter 25 Vol.-% gesenkt wird und nach dem Erreichen der Haltetemperatur der H2-Anteil auf bis zu 100 % erhöht wird.
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