EP1415008A1 - Nichtkornorientiertes elektroblech oder -band und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Nichtkornorientiertes elektroblech oder -band und verfahren zu seiner herstellung

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EP1415008A1
EP1415008A1 EP02754991A EP02754991A EP1415008A1 EP 1415008 A1 EP1415008 A1 EP 1415008A1 EP 02754991 A EP02754991 A EP 02754991A EP 02754991 A EP02754991 A EP 02754991A EP 1415008 A1 EP1415008 A1 EP 1415008A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
temperature
sheet
magnetic
steel
Prior art date
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Ceased
Application number
EP02754991A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Ernst Friedrich
Wolfgang Rasim
Karl Telger
Thomas Böhm
Jürgen Schneider
Carl-Dieter Wuppermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Electrical Steel EBG GmbH
ThyssenKrupp Stahl AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10139699A external-priority patent/DE10139699C2/de
Priority claimed from DE10159501A external-priority patent/DE10159501A1/de
Application filed by ThyssenKrupp Electrical Steel EBG GmbH, ThyssenKrupp Stahl AG filed Critical ThyssenKrupp Electrical Steel EBG GmbH
Publication of EP1415008A1 publication Critical patent/EP1415008A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets
    • 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 by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1222—Hot rolling

Definitions

  • non-grain-oriented electrical sheet is understood to mean a steel sheet or a sheet steel strip which, regardless of its texture, falls under the sheets mentioned in DIN 46 400 Part 1 or 4, the loss anisotropy of which does not exceed the maximum values specified in DIN 46 400 Part 1 ,
  • electrical sheet and “electrical steel” are used synonymously.
  • B 25 hereinafter denotes the magnetic polarization at a magnetic field strength "H” of 2500 A / m.
  • P 1.5 is understood to mean the loss of remagnetization with a polarization of 1.5 T and a frequency of 50 Hz.
  • ⁇ , s stands for the value of the magnetic permeability formed from the quotient B / H with a magnetic polarization "B” of 1.5 T.
  • FeSi base alloys with Si contents of up to 3.5% by weight and additions of Al, Mn, Sb, Sn and other constituents are regularly used for the production of electrical steel.
  • the carbon content and the contents of accompanying elements S, Ti, N and O should be as low as possible.
  • FeSi steels can be classified into converting and non-converting alloys according to their behavior when cooled. It is characteristic of converting alloys that these steels, which are obtained in this way, undergo phase transformations as they cool down from the casting heat. Such steels initially show a decrease in temperature austenitic area ( ⁇ -area), then a mixed area of austenite and ferrite ( ⁇ / ⁇ -mixed area) and finally a ferritic area ( ⁇ -area).
  • the temperature at which the first phase change ( ⁇ to ⁇ / ⁇ ) takes place on cooling is called the A r3 temperature.
  • the temperature at which (also when cooling) the transition from ⁇ / ⁇ to ⁇ takes place is called the on temperature.
  • Non-converting alloys have no pure austenite area in any temperature range.
  • the object of the invention is to provide an electrical sheet and strip which at the same time low magnetization losses and good saturation magnetization, which results in a high
  • this object is achieved according to the invention by a non-grain-oriented electrical sheet or strip, which consists of a molten steel with (in% by weight) Si: ⁇ 1.8%, Al: ⁇ 1%, C: ⁇ 0.0200 %, Mn: ⁇ 0.5%, Sn: ⁇ 0.03%, Sb: ⁇ 0.1%, P: ⁇ 0.1%, S: ⁇ 0.02%, Ti: ⁇ 0.0100%, N: ⁇ 0.0100%,
  • the electrical sheet or strip initially having an austenitic structure in the course of cooling from a temperature of at least 1150 ° C., then a mixed structure consisting of austenite and ferrite and finally having a ferritic structure after reaching a temperature below 1050 ° C.
  • the electrical sheet or strip having a polarization of 1.5 T and a frequency of 50 Hz having a frequency of less than 4.7 W / kg lying magnetic loss P ⁇ , s, at a magnetic field strength of 2500 A / m has a magnetic polarization B 25 of at least 1.60 T and at a frequency of 50 Hz has a magnetic permeability ⁇ l ⁇ S of at least 1500.
  • electrical sheet goods can be produced which are assigned to the group of electrical sheets with a medium silicon content.
  • the contents of the alloying elements of the molten steel are measured as follows (in% by weight): C: ⁇ 0.0200, Si: 0.9 - 1.4%, Al: 0.1 - 0.5%, with Si + 2 AI ⁇ 1.8%, Mn: ⁇ 0.25%, P: ⁇ 0.08%, S: ⁇ 0.015%, Ti: ⁇ 0.0100%, N: ⁇ 0.0100%, 0 ⁇ 0 , 0100%, B: ⁇ 0.0100%.
  • Electrical sheet according to the invention can preferably be produced from steel cast into thin slab material or using a casting machine in which the casting and hot rolling are carried out “inline” in one step. Accordingly, in the production of electrical sheet of the type in question, the invention provides for casting a thin slab or a strip from the melt composed in accordance with the invention in continuous successive operations to form a hot strip with a hot strip thickness of 1.70 to 3.2 mm hot rolling, then pickling the hot strip, then cold rolling to a cold strip with a final thickness of ⁇ 0.65 mm and finally annealing the cold strip at a temperature below the A c ⁇ temperature.
  • the invention thus makes it possible, when using known process steps, to produce, in a surprisingly simple manner, an electrical sheet which is outstandingly suitable for practical use, the properties of which are always able to cope with the increased requirements of the users of such sheets.
  • lubrication is carried out on at least one of the last forming passes. Hot rolling with lubrication results in less shear deformation on the one hand, so that the rolled strip as a result obtains a more homogeneous structure across the cross section.
  • the rolling forces are reduced by the lubrication, so that a greater decrease in thickness is possible over the respective rolling pass.
  • a reel temperature of at least 720 ° C. is generally suitable for carrying out the method according to the invention. If this coiling temperature is maintained, hot strip annealing can be saved entirely or at least in part. The hot strip is already softened in the coil, whereby the characteristics determining its properties, such as grain size, texture and precipitations, are positively influenced.
  • the hot strip is rolled in the hot rolling mill with a hot rolling end temperature of at least 820 ° C and coiled at a coiling temperature of less than 650 ° C. Hot rolling and coiling at these temperatures leads to a solidified hot strip state in the alloys concerned.
  • the final annealing of the cold-rolled electrical sheet is preferably carried out in an at least partially decarburizing atmosphere.
  • the conditions during hot rolling can then be clearly predetermined and easily controlled if the electrical steel or sheet has a purely ferritic structure during hot rolling.
  • Diag. 1 schematically shows the phases of FeSiAl alloys.
  • Table 1 shows the compositions of steels E1 to E6 and VI to V2.
  • Steels E1 to E6 are steels according to the invention, while steels VI and V2 have been given for comparison.
  • Steels according to the invention undergo a double phase change after casting. They belong as such into the group of steels whose transformation behavior is shown by the left of line XX from Diag. 1 is shown depending on the temperature development.
  • the line XX is approximately 1.8% by weight, which consists of the Si content and the
  • steels according to the invention have temperatures of more than 1200 ° C. and a corresponding one, formed from their Si content and their doubled Al content
  • the boundary between this ⁇ region and the ⁇ / ⁇ mixing region, in which the steel has a mixed phase structure formed from ferrite and austenite depending on its temperature and its Si and Al contents, is in Diag. 1 marked by the boundary line A.
  • the ⁇ / ⁇ mixing area is also delimited by a boundary line B from the ⁇ area, in which a purely austenitic phase structure of the steel results. At its edges facing the ⁇ region, this ⁇ region is completely surrounded by the ⁇ / ⁇ mixed region.
  • the boundary lines A, B run with their upper sections A ', B' starting from the lowest Si and AI contents and a temperature of approx. 1390 ° C with decreasing temperature parabolic in the area of increasing Si and AI contents, until at a maximum sum of Si and AI contents, represented by line XX for line A, the reversal point of the parabola is reached. Since the reversal point of line B is at lower Si / Al contents, is between the Lines A, B included the ⁇ / ⁇ mixing area. From their reversal points, the lower section A ", B" of the boundary lines A, B runs with decreasing temperature back to low Si and AI contents until the lines A, B at a temperature of approx. 920 ° C at the lowest Si, Al contents again.
  • Steel according to the invention with given Si and Al contents accordingly has a purely austenitic phase structure in the course of its cooling from the casting temperature. This area is left at a transition temperature A r3 when the temperature of the steel falls below the temperature indicated by the lower section B "of the limit line B. When the temperature falls below the temperature A r3 , a ferritic structure is formed in the steel, so that in this state again there is an ⁇ / ⁇ mixed structure.
  • melts composed in accordance with Table 1 were cast into thin slabs in continuously successive processes, the "inline” conveyed into a hot rolling mill and there at
  • Hot rolling end temperatures ET have been rolled to a hot strip with a hot strip end thickness d w .
  • the hot strips leaving the hot rolling mill are then coiled at a coiling temperature HT and then closed Cold rolled strip with a thickness d ⁇ has been cold rolled.
  • the cold-rolled strips were annealed in a continuous annealing at an annealing temperature t G for an annealing time Gz.
  • Table 2 shows the process parameters that were provided for the production of the electrical sheets from the steels E1 to E6 or AI and A2.
  • the electrical sheets E1-E6 obtained in accordance with the invention are superior to the conventional comparison sheets in each case in the combination of their properties to each of the comparison examples Vbl.l-VB2.3. So at least the value of a property is clearly superior to the corresponding value of the comparison sheets.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein nicht kornorientiertes Elektroblech oder -band, gewonnen aus einer Stahlschmelze folgender Zusammensetzung (in Gew.-%): Si:</= 1,8 %, Al: < 1 %, C: </= 0,0200 %, Mn: < 0,5 %, Sn: </= 0,03 %, Sb: </= 0,1 %, P: </= 0,1 %, S: < 0,02 %, Ti: </= 0,0100 %, N: </= 0,0100 %, O: </= 0,0100 %, B: </= 0,0100 % und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das Elektroblech oder -band im Zuge einer von einer mindestens 1150 DEG C betragenden Temperatur ausgehenden Abkühlung zunächst ein austenitisches Gefüge, dann ein aus Austenit und Ferrit bestehendes Mischgefüge und nach Erreichen einer unter 1050 DEG C liegenden Temperatur schliesslich ein ferritisches Gefüge aufweist und wobei das Elektroblech oder -band bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz einen unter 4,7 W/kg liegenden Ummagnetisierungsverlust P1,5, bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m eine mindestens 1,60 T betragende magnetische Polarisation B25 und bei einer Frequenz von 50 Hz eine magnetische Permeabilität mu 1,5 von mindestens 1500 besitzt. Das so beschaffene Elektroblech oder -band weist zugleich geringe Ummagnetisierungsverluste und eine gute Sättigungsmagnetisierung auf, die sich in einer hohen Permeabilität mu ausdrückt, und lässt sich auf einfache Weise herstellen.

Description

Nichtkornorientiertes Elektroblech oder -band und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein nichtkornorientiertes Elektroblech oder -band und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Unter dem Begriff "nichtkornorientiertes Elektroblech" wird in diesem Zusammenhang ein Stahlblech oder ein Stahlblechband verstanden, welches unabhängig von seiner Textur unter die in DIN 46 400 Teil 1 oder 4 genannten Bleche fällt, deren Verlustanisotropie die in DIN 46 400 Teil 1 festgelegten Höchstwerte nicht überschreitet. Insoweit werden hier die Begriffe "Elektroblech" und "Elektroband" synonym verwendet.
"B25" bezeichnet im folgenden die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke "H" von 2500 A/m. Unter "P 1,5" wird der Ummagnetisierungsverlust bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz verstanden. "μι,s" steht für den aus dem Quotienten B/H gebildeten Wert der magnetischen Permeablität bei einer magnetischen Polarisation "B" von 1,5 T.
Von der verarbeitenden Industrie wird die Forderung nach nichtkornorietierten Elektroblechen gestellt, deren magnetische Polarisationswerte gegenüber herkömmlichen Blechen angehoben sind und bei denen niedrige Verlustwerte realisiert werden. Durch die Erhöhung der magnetischen Polarisation wird der Magnetisierungsbedarf reduziert. In allen Anwendungsfällen, in denen der Aufbau des magnetischen Feldes auf Basis einer elektrischen Erregung erfolgt, lassen sich auf diese Weise gleichzeitig auch die Kupferverluste senken. Eine Absenkung der Werte der magnetischen Verluste ist daher stets vorteilhaft, um die Gesamtverluste abzusenken. Im Ergebnis läßt sich so der Wirkungsgrad von elektrischen Maschinen verbessern.
In gleicher Weise ist auch für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen der Aufbau unter Verwendung von Elektroband durch Permanentmagnete erfolgt, eine Absenkung der magnetischen Verluste ein wesentlicher Bestandteil. Niedrige magnetische Verluste ermöglichen auch bei solchen Anwendungen, bei optimierter Werkstoffauswahl den Wirkungsgrad der jeweiligen Maschine zu erhöhen.
Für die Erzeugung von Elektroband werden regelmäßig FeSi- Basislegierungen mit Si-Gehalten von bis zu 3 , 5 Gew-% und Zusätzen an AI, Mn, Sb, Sn und anderen Bestandteilen verwendet. Der Kohlenstoffgehalt und die Gehalte an Begleitelementen S, Ti , N und O sollten dabei möglichst gering sein.
FeSi-Stähle lassen sich nach ihrem Verhalten bei Abkühlung in umwandelnde und nicht umwandelnde Legierungen einteilen. Kennzeichnend für umwandelnde Legierungen ist dabei, daß diese derart beschaffenen Stähle bei ihrer Abkühlung aus der Gießhitze Phasenumwandlungen durchlaufen. So weisen derartige Stähle mit abnehmender Temperatur zunächst ein austenitisches Gebiet (γ-Gebiet) , anschließend ein Mischgebiet aus Austenit und Ferrit (γ/α-Mischgebiet) und abschließend ein ferritisches Gebiet (α-Gebiet) auf. Die Temperatur, bei der die erste Phasenumwandlung (γ in γ/α) bei Abkühlung stattfindet, bezeichnet man als Ar3- Temperatur. Die Temperatur, bei der (ebenfalls bei Abkühlung) der Übergang von γ/α zu α stattfindet, wird als An-Temperatur bezeichnet. Nicht umwandelnde Legierungen weisen in keinem Temperaturbereich ein reines Austenitgebiet auf.
Bisher wurden in der Praxis für Elektrobleche, die Werte des Ummagnetisierungsverlustes von weniger als 4,7 W/kg aufweisen sollen, stets solche nicht umwandelnden Legierungen eingesetzt. Diese Legierungen weisen den Vorteil auf, daß aufgrund ihrer hohen Si- und/oder Al- sowie Mn-Gehalte eine Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstands eintritt, welcher eine Absenkung der magnetischen Verlustwerte ermöglicht. Nachteilig ist jedoch, daß diese Legierungselemente den Wert der Sättigungsmagnetisierung Js merklich absenken.
Sowohl für umwandelnde als auch für nicht umwandelnde Legierungen sind Maßnahmen bekannt, die die Werte der Sättigungsmagnetisierung steigern, wie z. B. Warmbandglühung, zweistufiges Kaltwalzen oder gezielte Phasensteuerung in der Fertigstaffel. In all diesen Fällen ist jedoch eine strenge Einhaltung der notwendigen Arbeitsschritte und Verfahrensparameter erforderlich, die diese Verfahren in der Praxis schwer handhabbar machen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Elektroblech- und -band zur Verfügung zu stellen, das zugleich geringe Ummagnetisierungsverluste und eine gute Sättigungsmagnetisierung, die sich in einer hohen
Permeabilität μ (bei Wechselstrom) ausdrückt, aufweist und die keine Einhaltung derartiger strenger Verfahrensvorschriften erfordert .
In Bezug auf das Produkt wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein nichtkornorientiertes Elektroblech oder -band gelöst, welches aus einer Stahlschmelze mit (in Gew.-%) Si : < 1, 8 %, AI : < 1 %, C: < 0,0200 %, Mn: < 0,5 %, Sn: < 0,03 %, Sb : < 0,1 %, P: < 0,1 %, S: < 0,02 %, Ti : < 0,0100 %, N: < 0,0100 %,
0: < 0,0100 %, B: < 0,0100 % und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen gewonnen ist, wobei das Elektroblech oder -band im Zuge einer von einer mindestens 1150 °C betragenden Temperatur ausgehenden Abkühlung zunächst ein austenitisches Gefüge, dann ein aus Austenit und Ferrit bestehendes Mischgefüge und nach Erreichen einer unter 1050 °C liegenden Temperatur schließlich ein ferritisches Gefüge aufweist und wobei das Elektroblech oder -band bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz einen unter 4,7 W/kg liegenden Ummagnetiserungsverlust Pι,s, bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m eine mindestens 1,60 T betragenden magnetischen Polarisation B25 und bei einer Frequenz von 50 Hz eine magnetischen Permeabilität μl ι S von mindestens 1500 besitzt.
Überraschend hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäß beschaffenes Elektroblech trotz des Umstandes, daß der zu seiner Herstellung genutzte Stahl bei seiner Abkühlung mehrfach eine Phasenumwandlung erfährt, geringe magnetische Verluste bei gleichzeitig hervorragenden sonstigen Eigenschaften aufweist. Dabei können diese Eigenschaften unabhängig von besonderen Prozeßparametern auf konventionelle Weise erreicht werden, solange die LegierungsZusammensetzung und das Umwandlungsverhalten des verarbeiteten Stahles berücksichtigt werden. Somit steht mit der Erfindung ein hochwertiges, vielseitig verwendbares und den in der Praxis sich stellenden Anforderungen ohne weiteres gerecht werdendes Elektroblech zur Verfügung, daß sich ohne besonderen Aufwand kostengünstig erzeugen läßt.
Praktische Versuche haben ergeben, daß erfindungsgemäße Elektrobleche sicher Ummagnetisierungsverluste Pι<5 von weniger als 4,5 W/kg erreichen, wobei gleichzeitig die magnetische Polarisation B25 mindestens 1,65 T und ihre magnetische Permeabilität μ1(5 mindestens 2000 betragen kann. Eine magnetische Polarisation von maximal 1,65 T aufweisende erfindungsgemäße Bleche gehören zur Klasse der Elektrobleche mit mittlerer Permeabilität.
Im Rahmen der erfindungsgemäß vorgegebenen Zusammensetzung der für die Erzeugung verwendeten Schmelze lassen sich Elektroblechguten erzeugen, die der Gruppe der Elektrobleche mit mittlerem Silizium-Gehalt zugeordnet sind. Dazu werden die Gehalte der Legierungselemente der Stahlschmelze wie folgt bemessen (in Gew.-%): C: < 0,0200, Si : 0,9 - 1,4 %, AI: 0,1 - 0,5 %, mit Si + 2 AI < 1,8 %, Mn: < 0,25 %, P: < 0,08 %, S: < 0,015 %, Ti: < 0,0100 %, N: ≤ 0,0100 %, 0 < 0,0100 %, B: < 0,0100 %. Ebenso ist es möglich, erfindungsgemäßes Elektroblech aus niedrige Mengen an Silizium enthaltenden Stählen zu erzeugen. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Gehalte der Legierungselemente der Stahlschmelze in folgender
Weise aufeinander abgestimmt sind (in Gew.-%): : C: <
0,0200 %, Si: 0,15 - 0,65 %, AI: < 0,5 %, Mn : < 0,25 %,
S: < 0,010 %, P: < 0,08 %, Ti : < 0,0100 %, N: < 0,0100 %,
O < 0,0100 %, B: < 0,0100 %.
Erfindungsgemäßes Elektroblech läßt sich bevorzugt aus zu Dünnbrammenmaterial vergossenem Stahl oder unter Nutzung einer Gießmaschine erzeugen, bei der das Gießen und Warmwalzen "inline" in einem Schritt erfolgt. Dementsprechend sieht die Erfindung bei der Herstellung von Elektroblech der in Rede stehenden Art vor, in kontinuierlich aufeinander folgenden Arbeitsgängen aus der in erfindungsgemäßer Weise zusammengesetzten Schmelze eine Dünnbramme oder ein Band zu gießen, zu einem Warmband mit einer Warmbanddicke von 1,70 bis 3 , 2 mm warmzuwalzen, anschließend das Warmband zu beizen, dann das Warmband zu einem Kaltband mit einer Enddicke von <0,65 mm kaltzuwalzen und schließlich das Kaltband bei einer unterhalb der Acι-Temperatur liegenden Temperatur zu glühen.
Die Erfindung ermöglicht somit, bei Anwendung an sich bekannter Verfahrensschritte auf überraschend einfache Weise ein für die praktische Anwendung hervorragend geeignetes Elektroblech zu erzeugen, dessen Eigenschaften auch den gesteigerten Anforderungen der Verwender solcher Bleche stets gewachsen sind. Vorzugsweise wird während des Warmwalzens mindestens bei einem der letzten Umformstiche mit Schmierung gewalzt. Durch das Warmwalzen mit Schmierung treten einerseits geringere Scherverformungen auf, so daß das gewalzte Band im Ergebnis eine homogenere Struktur über den Querschnitt erhält. Andererseits werden durch die Schmierung die Walzkräfte vermindert, so daß über den jeweiligen Walzstich eine höhere Dickenabnahme möglich ist. Daher kann es, je nach den gewünschten Eigenschaften des zu erzeugenden Elektroblechs, vorteilhaft sein, wenn sämtliche Umformstiche mit einer Walzschmierung durchgeführt werden.
Grundsätzlich eignet sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Haspeltemperatur von mindestens 720 °C. Bei Einhaltung dieser Haspeltemperatur kann eine Warmbandglühung ganz oder zumindest zum wesentlichen Teil eingespart werden. Das Warmband wird schon im Coil entfestigt, wobei die seine Eigenschaften bestimmenden Merkmale, wie Korngröße, Textur und Ausscheidungen, positiv beeinflußt werden.
Gemäß einer insbesondere für die Verarbeitung eines Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 5 besonders geeigneten Ausgestaltung der Erfindung wird das Warmband in der Warmwalzstraße mit einer mindestens 820 °C betragenden Warmwalzendtemperatur gewalzt und bei einer weniger als 650 °C betragenden Haspeltemperatur gehaspelt. Das Warmwalzen und Haspeln bei diesen Temperaturen führt bei den betreffenden Legierungen zu einem verfestigten Warmbandzustand. Die abschließende Glühung des kaltgewalzten Elektrobleches erfolgt vorzugsweise in einer mindestens teilweise entkohlenden Atmosphäre.
Die Bedingungen beim Warmwalzen lassen sich dann eindeutig vorausbestimmen und entsprechend leicht steuern, wenn das Elektroband oder -blech beim Warmwalzen ein rein ferritisches Gefüge aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Diag. 1 zeigt schematisch die Phasen von FeSiAl- Legierungen.
In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen von Stählen El bis E6 und VI bis V2 angegeben.
alle Angaben in Gew.-%
Tabelle 1
Bei den Stählen El bis E6 handelt es sich um erfindungsgemäße Stähle, während die Stähle VI und V2 zum Vergleich angegeben worden sind.
Erfindungsgemäße Stähle durchlaufen nach dem Vergießen eine zweifache Phasenumwandlung. Sie gehören als solche in die Gruppe von Stählen, deren Umwandlungsverhalten durch die links der Linie X-X von Diag. 1 in Abhängigkeit von der Temperaturentwicklung dargestellt ist. Im vorliegenden Beispiel liegt die Linie X-X bei einem ca. 1,8 Gew.-% liegenden Wert, der aus dem Si-Gehalt und dem
Doppelten des AI-Gehaltes gebildeten Summe (Si + 2 AI « 1,8 Gew.-%) .
Demnach weisen erfindungsgemäße Stähle bei Temperaturen von mehr als 1200 °C und einer entsprechenden, aus ihrem Si-Gehalt und ihrem verdoppelten AI-Gehalt gebildeten
Summe eine ferritische Phasenstruktur (α-Gebiet) auf. Die
Grenze zwischen diesem α-Gebiet und dem α/γ-Mischgebiet, in dem der Stahl abhängig von seiner Temperatur und seinen Si- und AI-Gehalten eine aus Ferrit und Austenit gebildete Mischphasenstruktur aufweist, ist in Diag. 1 durch die Grenzlinie A gekennzeichnet. Das α/γ-Mischgebiet ist gleichzeitig durch eine Grenzlinie B gegenüber dem γ- Gebiet abgegrenzt, in dem sich eine rein austenitische Phasenstruktur des Stahls ergibt. Dieses γ-Gebiet ist an seinen dem α-Gebiet zugewandten Rändern vollständig vom α/γ-Mischgebiet umgeben.
Die Grenzlinien A,B verlaufen dabei mit ihren oberen Abschnitten A',B' ausgehend von den niedrigsten Si- und AI-Gehalten und einer Temperatur von ca. 1390 °C mit abnehmender Temperatur parabelförmig in das Gebiet zunehmender Si- und AI-Gehalte, bis bei einer maximalen, für die Linie A durch die Linie X-X dargestellten Summe aus Si- und AI-Gehalten der Umkehrpunkt der Parabel erreicht ist. Da der Umkehrpunkt der Linie B bei niedrigeren Si-/Al-Gehalten liegt, ist zwischen den Linien A,B das α/γ-Mischgebiet eingeschlossen. Von ihren Umkehrpunkten aus läuft der jeweils untere Abschnitt A",B" der Grenzlinien A,B mit abnehmender Temperatur zurück zu niedrigen Si- und AI-Gehalten, bis sich die Linien A,B bei einer Temperatur von ca. 920 °C bei den niedrigsten Si-, Al-Gehalten wieder treffen.
Erfindungsgemäßer Stahl mit gegebenen Si- und Al-Gehalten weist dementsprechend im Verlauf seiner Abkühlung von der Gießtemperatur eine rein austenitische Phasenstruktur auf . Dieses Gebiet wird bei einer Umwandlungstemperatur Ar3 verlassen, wenn die Temperatur des Stahls unter den durch den unteren Abschnitt B" der Grenzlinie B gekennzeichnete Temperatur sinkt. Mit Unterschreiten der Temperatur Ar3 bildet sich ferritisches Gefüge in dem Stahl, so daß in diesem Zustand wieder ein α/γ-Mischgefüge vorliegt .
Bei weiterer Abkühlung des Stahls wird dann der untere Abschnitt A" der Grenzlinie A bei einer Umwandlungstemperatur An unterschritten. Mit Erreichen der Abkühltemperatur Ar3 liegt wieder ein rein ferritisches Gefüge vor. Ein typischer Umwandlungsverlauf ist durch die Linie U im Diag. 1 dargestellt.
Die entsprechend Tabelle 1 zusammengesetzten Schmelzen sind in kontinuierlich aufeinander folgenden Vorgängen zu Dünnbrammen vergossen worden, die "inline" in eine Warmwalzstraße gefördert und dort bei
Warmwalzendtemperaturen ET zu jeweils einem Warmband mit einer Warmbandenddicke dw gewalzt worden sind. Die die Warmwalzstraße verlassenden Warmbänder sind dann bei einer Haspeltemperatur HT gehaspelt und anschließend zu Kaltband mit einer Dicke dκ kaltgewalzt worden. Nach dem Kaltwalzen sind die kaltgewalzten Bänder in einer Durchlaufglühe bei einer Glühtemperatur tG für eine Glühzeit Gz geglüht worden.
In Tabelle 2 sind die Prozeßparameter angegeben, die bei der Herstellung der Elektrobleche aus den Stählen El bis E6 bzw. AI und A2 vorgesehen gewesen sind.
Dementsprechend ist aus dem Stahl El ein nicht kornorientiertes Elektroblech Ebl, aus dem Stahl E3 ein Elektroblech Eb3 , aus dem Stahl E4 ein Elektroblech Eb4 usw. erzeugt worden. Aus dem Stahl E2 sind zwei Elektrobleche Eb2.1 und Eb2.2 hergestellt worden. Genauso sind aus dem Stahl VI zwei Vergleichselektrobleche Vbl .1 und Vbl.2 gefertigt worden. Der Stahl V2 ist für die Herstellung von drei Vergleichselektroblechen Vb2.1, Vb2.2, Vb2.3 verwendet worden.
Tabelle 2
Der an den so erhaltenen nichtkornorientierten Elektroblechen festgestellte Ummagnetiserungsverlust Pι,5 bei einer Frequenz von 50 Hz, die bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m eine ermittelte magnetische Polarisation B25 und die bei einer Frequenz von 50 Hz ermittelte magnetischen Permeabilität μ1/5 sind in Tabelle 3 angegeben.
Tabelle 3
Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäß beschaffenen Elektrobleche El - E6 den konventionellen Vergleichsblechen jeweils in der Kombination ihrer Eigenschaften jedem der Vergleichsbeispiele Vbl.l - VB2.3 überlegen sind. So ist jeweils mindestens der Wert einer Eigenschaft dem korrespondierenden Wert der Vergleichsbleche deutlich überlegen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Nichtkornorientiertes Elektroblech oder -band gewonnen aus einer Stahlschmelze folgender
Zusammensetzung (in Gew.-%) : Si: < 1,8 %, AI: < 1 %, C: < 0,0200 %, Mn: < 0,5 %, Sn : < 0,03 %, Sb : < 0,1 %, P: < 0,1 %, S: < 0,02 %, Ti : < 0,0100 %, N: < 0,0100 %, 0: < 0,0100 %, B: < 0,0100 % und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, wobei das Elektroblech oder -band im Zuge einer von einer mindestens 1150 °C betragenden Temperatur ausgehenden Abkühlung zunächst ein austenitisches Gefüge, dann ein aus Austenit und Ferrit bestehendes Mischgefüge und nach Erreichen einer unter 1050 °C liegenden Temperatur schließlich ein ferritisches Gefüge aufweist und wobei das Elektroblech oder -band bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz einen unter 4,7 W/kg liegenden Ummagnetiserungsverlust Pι,5, bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m eine mindestens 1,60 T betragenden magnetischen Polarisation B25 und bei einer Frequenz von 50 Hz eine magnetische Permeabilität μ1/5 von mindestens 1500 besitzt.
Elektroband oder -blech nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Ummagnetisierungsverlust Pι/5 weniger als 4,5 W/kg und die magnetische Polarisation B25 maximal 1, 65 T beträgt .
Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die magnetische Permeabilität μlιS mindestens 2000 beträgt.
Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Gehalte der Legierungselemente der
Stahlschmelze folgende Bedingungen erfüllen (in
Gew.-%) :
C: < 0,0200 %,
Si: 0,9 - 1,4 %,
AI: 0,1 - 0,5 %, mit Si + 2 AI < 1,8 %,
Mn: < 0,25 %,
P: < 0,08 %,
S: < 0,015 %,
Ti: < 0,0100 %,
N: < 0,0100 %,
0: ≤ 0,0100 %,
B: < 0,0100 %.
Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß, die Gehalte der Legierungselemente der Stahlschmelze folgende Bedingungen erfüllen (in Gew. -%) : C: ≤ 0,0200 %, Si: 0,15 - 0,65 %,
AI: < 0,5 %,
Mn: ≤ 0,25 %,
S: < 0,010 %,
P: < 0,08 %,
Ti: ≤ 0,0100 %,
N: < 0,0100 %,
0: < 0,0100 %,
B: < 0,0100 %.
Verfahren zur Herstellung eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beschaffenen Elektrobands oder -blechs, bei dem in kontinuierlich aufeinander folgenden Arbeitsgängen aus der Schmelze eine Dünnbramme oder ein Band gegossen und zu einem Warmband mit einer Warmbanddicke von 1,70 bis 3 , 2 mm warmgewalzt wird, bei dem das Warmband anschließend gebeizt und zu einem Kaltband mit einer Enddicke <0,65 mm kaltgewalzt wird und bei dem das Kaltband bei einer unterhalb der Acι-Temperatur liegenden Temperatur geglüht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Warmwalzen mindestens in einem Stich unter Schmierung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Endwalztemperatur beim Warmwalzen mehr als 800 °C beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Haspeltemperatur mehr als 750 °C beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Endwalztemperatur beim Warmwalzen mehr als 820 °C und die Haspeltemperatur weniger als 650 °C beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Glühung des kaltgewalzten Materials mindestens teilweise in einer entkohlenden Atmosphäre erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Elektroband oder -blech beim Warmwalzen ein rein ferritisches Gefüge aufweist.
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