EP1420072B1 - Verfahren zum Herstellen eines für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmten Warmbands und daraus hergestelltes nicht kornorientiertes Elektroblech - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmten Warmbands. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein nicht kornorientiertes Elektroband.
• Unter dem Begriff "nichtkornorientiertes Elektroblech" werden hier unter die DIN EN 10106 ("schlussgeglühtes Elektroblech") und DIN EN 10165 ("nicht schlussgeglühtes Elektroblech") fallende Produkte verstanden. Darüber hinaus werden auch stärker anisotrope Sorten einbezogen, solange sie nicht als kornorientierte Elektrobleche gelten. Insoweit werden im Folgenden die Begriffe "Stahlband für elektromagnetische Zwecke" und "Stahlblech für elektromagnetische Zwecke" sowie "Elektroband" und "Elektroblech" synonym verwendet.
• "J₂₅₀₀" bezeichnet im Folgenden die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m und einer Frequenz von 50 Hz. Unter "P_1,5" wird der Ummagnetisierungsverlust bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz verstanden.
• Von der verarbeitenden Industrie wird die Forderung gestellt, nicht kornorientierte Elektrobleche zur Verfügung zu stellen, bei denen die magnetischen Polarisationswerte gegenüber herkömmlichen Elektroblechen nicht nur angehoben sind, sondern bei denen ebenso verbesserte Verlustwerte realisiert sind. Eine Absenkung der Werte der magnetischen Verluste ist stets vorteilhaft, wenn die Gesamtverluste von elektrischen, auf Basis von Elektroblechen der in Rede stehenden Art hergestellten elektrischen Maschinen abgesenkt und damit einhergehend der Wirkungsgrad dieser Maschinen verbessert werden soll.
• Durch die Erhöhung der magnetischen Polarisation wird der für die äquivalente Magnetisierung erforderliche Feldbedarf reduziert. In allen Anwendungsfällen, in denen der Aufbau des magnetischen Feldes auf Basis einer elektrischen Erregung erfolgt, lassen sich auf diese Weise neben den Eisenverlusten vor allem auch die Kupferverluste senken, so dass im Ergebnis ebenfalls ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht wird.
• Üblicherweise umfasst die Herstellung von nicht kornorientiertem Elektroblech (NO-Elektroblech) die Schritte:
• Erschmelzen des Stahls,
• Vergießen des Stahls zu Brammen oder Dünnbrammen,
• soweit erforderlich, Wiedererwärmen der Brammen oder Dünnbrammen,
• Einsetzen der Brammen oder Dünnbrammen in eine Warmwalzstraße,
• Vorwalzen der Brammen oder Dünnbrammen,
• Fertigwarmwalzen der Brammen oder Dünnbrammen zu einem Warmband, dessen Enddicke typischerweise zwischen 2 mm und 3 mm liegt,
• soweit erforderlich Glühen und Beizen des Warmbands, wobei diese Warmbandbehandlungen als kombiniertes Glühbeizen ausgeführt werden können,
• ein- oder mehrstufig mit zwischengeschalteter Glühung erfolgendes Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband, und
• Schlussglühen solcher Kaltbänder, die mit einem > 65 % betragenden Gesamtumformgrad kaltgewalzt worden sind, oder
• Glühen und Nachwalzen solcher Kaltbänder, die mit einem höchstens 20 % betragenden Gesamtumformgrad kalt nachgewalzt worden sind.
• Die große Zahl der bei solch konventioneller Vorgehensweise durchzuführenden Arbeitsschritte führt zu hohem apparativen und kostenmäßigen Aufwand. Daher wird seit jüngerer Zeit verstärkt daran gearbeitet, das Vergießen des Stahls und die anschließenden Walzprozesse bei der Warmbandherstellung so aufeinander abzustimmen, dass eine kontinuierliche Abfolge des Gieß- und des Walzvorgangs unter Einsparung des Wiedererwärmens und des Vorwalzens bei gleichzeitig optimalem Arbeitsergebnis ermöglicht ist.
• Zu diesem Zweck sind so genannte "CSP-Anlagen" errichtet worden. In diesen auch "Gieß-Walz--Anlagen" genannten Vorrichtungen wird der Stahl zu einem kontinuierlich abgezogenen Strang vergossen, von dem "in-line" Dünnbrammen abgeteilt werden, die dann ebenso "in-line" zu Warmband warmgewalzt werden. Die beim Betrieb von Gieß-Walz-Anlagen gewonnenen Erfahrungen und die Vorteile des "in-line" erfolgenden Gieß-Walzens sind beispielsweise in W. Bald u. a. "Innovative Technologie zur Banderzeugung", Stahl und Eisen 119 (1999) Nr. 3, Seiten 77 - 85, oder C. Hendricks u. a. "Inbetriebnahme und erste Ergebnisse der Gießwalzanlage der Thyssen Krupp Stahl AG", Stahl und Eisen 120 (2000) Nr. 2, Seiten 61 - 68, dokumentiert worden.
• Im Gegensatz dazu wird bei der konventionellen Produktion von Elektroblech über Brammenguss, wie in der EP 0 367 831 A1 beschrieben, ein geeignet zusammengesetzter Stahl zu Brammen vergossen, anschließend vorgewalzt und dann erst fertig warmgewalzt. Beim aus der EP 0 367 831 A1 beschriebenen Verfahren wird während des Vorwalzens eine Mindestverformung von 10 %, insbesondere 20 %, und zwischen dem Vorwalzen und dem Fertigwalzen eine Pause von mindestens 30 Sekunden bei einer Oberflächentemperatur von mehr als 950 °C eingehalten, um im fertig warmgewalzten Warmband AlN-Ausscheidungen zu bilden, deren Größe oberhalb von 500 nm liegen. Bei Einhaltung dieser Bedingungen lassen sich gemäß der EP 0 367 831 A1 warmgewalzte Warmbänder herstellen, die sich zur Erzeugung von kaltgewalzten Elektroblechen mit besonders guten elektromagnetischen Eigenschaften eignen. Allerdings ist die aus der EP 0 367 831 A1 bekannte Vorgehensweise nicht dazu geeignet, auf modernen Gießwalzanlagen verwirklicht zu werden.
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich kostengünstig ein Vorprodukt für ein nicht kornorientiertes Elektroblech oder -band erzeugen lässt, das gegenüber dem Stand der Technik weiter verbesserte magnetische Eigenschaften besitzt. Darüber hinaus sollte ein nicht kornorientiertes Elektroblech entwickelt werden, das gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Elektroblechen regelmäßig überlegene magnetische Eigenschaften besitzt.
• In Bezug auf das Herstellverfahren wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmtes Warmband erzeugt wird, wobei dazu folgende Schritte durchlaufen werden:
• Erschmelzen einer Stahlschmelze, die (in Massen-%) C: ≤ 0,010 %, Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0,05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,
• Vergießen der Schmelze zu einer Dünnbramme,
• unmittelbar anschließend erfolgendes Ausgleichswärmebehandeln der Dünnbramme bei einer 1040 °C bis 1160 °C betragenden Ofentemperatur T_E, wobei sich die jeweils eingehaltene Behandlungsdauer t_H in Minuten wie folgt berechnet: $${\mathrm{t}}_{\mathrm{H}}\left[\min \right]=-1/0,01873*\ln \left(\left(({\mathrm{T}}_{\mathrm{ϵ}}-870,934\mathrm{\hspace{1em}°C})+\mathrm{\Delta T}\right)/528,83\mathrm{\hspace{1em}°C}\right),$$
  
  mit: -40 °C ≤ △T ≤ 40 °C,
• unmittelbar auf die Ausgleichswärmebehandlung folgendes Warmwalzen und
• Haspeln des Warmbandes.
• Genauso wird die oben genannte Aufgabe in Bezug auf das Herstellungsverfahren auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmten Warmband gelöst, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:
• Erschmelzen einer Stahlschmelze, die (in Massen-%) C: ≤ 0,010 %, Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0,05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,
• Vergießen der Schmelze zu einer Dünnbramme,
• unmittelbar anschließend erfolgendes Ausgleichswärmebehandeln der Dünnbramme bei einer 25 bis 70 Minuten betragenden Behandlungsdauer t_H, wobei sich die jeweils eingehaltene Ofentemperatur T_E in Grad Celsius der Ausgleichswärmebehandlung wie folgt berechnet: $${\mathrm{T}}_{\mathrm{E}}\left[\mathrm{°C}\right]\mathrm{=}\mathrm{528}\mathrm{,}\mathrm{82}\mathrm{*}\exp \left(\mathrm{-}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{01873}\mathrm{*}{\mathrm{t}}_{\mathrm{H}}\right)\mathrm{+}\mathrm{870}\mathrm{,}\mathrm{934}\mathrm{-}\mathrm{\Delta T}\mathrm{,}$$
  
  mit: -40 °C ≤ ΔT ≤ 40 °C
• unmittelbar auf die Ausgleichswärmebehandlung folgendes Warmwalzen und
• Haspeln des Warmbandes.
• Beide Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen einander. Während jedoch im ersten Fall die Behandlungsdauer in Abhängigkeit von der Ofentemperatur ermittelt wird, ist im zweiten Fall die betreffende Berechnungsformel so umgestellt worden, dass die erforderliche Ofentemperatur T_E basierend auf einer vorgegebenen Behandlungsdauer ermittelt werden kann. Auf diese Weise ist einerseits der praktischen Vorgehensweise Rechnung getragen worden, bei der üblicherweise eine Ofentemperatur bekannt ist, nach der sich die Behandlungsdauer richtet. Andererseits gibt der zweite Ansatz die Möglichkeit, den Gesamtablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zeitlich zu optimieren, indem eine in den Prozessfluss passende Behandlungsdauer vorgegeben wird, nach der sich die Ofentemperatur zu richten hat.
• Ein in erfindungsgemäßer Weise erzeugtes Warmband ist aus einem Stahl mit (in Massen-%) C: ≤ 0,010 %, Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0, 05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen hergestellt. Dabei ist in dem Warmband eine weitgehende Ausscheidung derart erfolgt, dass die vorhandenen Ausscheidungen im Mittel eine Partikelgröße von mindestens 300 nm besitzen. Die Größe der Partikel sollte dabei vorzugsweise so verteilt sein, dass unter den vorhandenen Ausscheidungen der Anteil der Ausscheidungen mit Partikelgrößen von 50 bis 190 nm auf geringe Spuren reduziert ist. Dazu sollte die Partikelgröße der Ausscheidungen zum überwiegenden Teil mehr als 300 nm betragen.
• Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich deutlich verbesserte magnetische Eigenschaften bei Elektroblechen mit Silizium- und Aluminium-Gehalten der erfindungsgemäß ausgewählten Größenordnung einstellen lassen, wenn die Bildung von Ausscheidungen so gesteuert wird, dass die Anzahl feiner Ausscheidungen auf ein Minimum reduziert wird. Überraschend hat sich gezeigt, dass bei einer auf die Bildung von möglichst wenigen und gleichzeitig möglichst großen Ausscheidungen mit Partikelgrößen von mehr als 300 nm gerichteten Verfahrensführung der Gefüge- und Ausscheidungszustand des erfindungsgemäßen Warmbandes so gestaltet ist, dass sich diese günstige Ausscheidungscharakteristik des Warmbandes über die zur Herstellung des fertigen Elektroblechs üblicherweise erfolgenden weiteren Schritte bis zur Fertigstellung des Produkts vererbt mit der Folge, dass ein Endprodukt mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten wird.
• Das Gefüge des fertigen nicht kornorientierten Elektrobands ist dabei infolge des erfindungsgemäß eingestellten Ausscheidungszustandes des Warmbandes über die gesamte Banddicke besonders homogen, da keine kleineren Ausscheidungen mehr vorhanden sind, die die Entstehung eines solchen homogenen Gefüges bei der Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Warmbandes stören könnten. Dementsprechend liegen die guten Werte der Polarisation und der magnetischen Verluste von erfindungsgemäßem Elektroblech auch besonders gleichmäßig verteilt vor.
• Hinsichtlich des nicht kornorientierten Elektroblechs wird die oben angegebene Aufgabe entsprechend durch ein kaltzgewalztes und schlussgeglühtes nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech gelöst, welches
  - aus einem Stahl, der (in Massen-%)

  C:			≤ 0,010 %,
  Si:	1,0 -		1,5 %,
  Al:		<	0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %,
  Mn:		≤	0,5 %,
  Cu:		<	0,05 %,
  Ti:		<	0,01 %,
  P:		<	0,1 %,
  Sn:		<	0,15 %,
  Sb:		<	0,15 %,

  wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,
  - mit einer Enddicke ≤ 0,75 mm,
  - und mit Polarisationswerten J₂₅₀₀, die für ein 0,50 mm dickes Elektroband bei 50 Hz und Ummagnetisierungsverlusten P_1,5 von 4,4 W/kg bis 5 W/kg mindestens 1,65 T und bei 50 Hz und Ummagnetisierungsverlusten P_1,5 von weniger 4,4 W/kg mindestens 1,67 T betragen.
• Diese Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Kaltbands kommen durch den von einem erfindungsgemäß erzeugten Warmband, aus dem das Kaltband hergestellt ist, vererbten Ausscheidungszustand und die sich dadurch einstellende Korngrößenverteilung des Gefüges zustande. Dieser führt zu mittleren Korndurchmessern D_K des fertigen Elektrobandes von 50 µm bis 80 µm bei einem Medianwert von 35 µm bis 65 µm. Gleichzeitig erfüllen 90 % der Gefügekörner bei Betrachtung ihrer prozentualen Summenhäufigkeitsverteilung (SHV) die Bedingung: $$\mathrm{1}\mathrm{,}\mathrm{3}\mathrm{*}{\mathrm{D}}_{\mathrm{K}}\mathrm{-}\mathrm{30}\mathrm{\mu m}\mathrm{<}\mathrm{SHV}\mathrm{<}\mathrm{1}\mathrm{,}\mathrm{3}\mathrm{*}{\mathrm{D}}_{\mathrm{K}}\mathrm{+}\mathrm{15}\mathrm{\mu m}\mathrm{.}$$

  
• Erfindungsgemäßes Elektroblech mit diesen Gefügeeigenschaften weist gegenüber herkömmlich erzeugtem nicht kornorientiertem Elektroblech gleicher Zusammensetzung deutlich verbesserte elektromagnetische Eigenschaften auf.
• Die Dicke der im Zuge der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante erzeugten Dünnbramme beträgt typischerweise 35 bis 100 mm.
• Ein bei Befolgung der durch die Erfindung vorgegebenen Arbeitsschritte erzeugtes Warmband zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass in dem fertigen Warmband eine weitgehende Ausscheidung derart erfolgt ist, dass die im fertigen Warmband vorhandenen Ausscheidungen im Mittel eine Partikelgröße von mindestens 300 nm besitzen. Die Partikelgrößen sollten dabei so verteilt sein, dass unter den vorhandenen Ausscheidungen der Anteil der Ausscheidungen mit Partikelgrößen von 50 bis 190 nm auf geringe Spuren reduziert ist. Dazu sollte die Partikelgröße der Ausscheidungen zum überwiegenden Teil mehr als 300 nm betragen.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich deutlich verbesserte magnetische Eigenschaften bei Elektroblechen mit Silizium- und Aluminium-Gehalten der erfindungsgemäß ausgewählten Größenordnung einstellen lassen, wenn diese Elektrobleche auf einer Gießwalzanlage erzeugt und im Zuge der Verarbeitung eine geeignete Ausgleichswärmebehandlung durchgeführt wird. Diese Wärmebehandlung hat dabei innerhalb von engen Grenzen einer präzis vorgegebenen Temperatur bzw. Zeitführung zu folgen. Auf diese Weise wird die Bildung von Ausscheidungen in dem erfindungsgemäß erzeugten Warmband so gesteuert, dass die Anzahl feiner Ausscheidungen auf ein Minimum reduziert wird.
• Überraschend hat sich gezeigt, dass bei erfindungsgemäßer, auf die Bildung von möglichst wenigen und gleichzeitig möglichst großen Ausscheidungen mit Partikelgrößen von mehr als 300 nm gerichteten Verfahrensführung der Gefüge- und Ausscheidungszustand des erfindungsgemäßen Warmbandes so gestaltet ist, dass sich diese günstige Ausscheidungscharakteristik des Warmbandes über die zur Herstellung des fertigen Elektroblechs üblicherweise erfolgenden weiteren Schritte bis zur Fertigstellung des Produkts vererbt mit der Folge, dass ein Endprodukt mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften erhalten wird.
• Das Gefüge des fertigen nicht kornorientieren Elektrobands ist dabei infolge des erfindungsgemäß eingestellten Ausscheidungszustandes des Warmbandes über die gesamte Banddicke besonders homogen, da keine kleineren Ausscheidungen mehr vorhanden sind, die die Entstehung eines solchen homogenen Gefüges bei der Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Warmbandes stören könnten. Dementsprechend liegen die guten Werte der Polarisation und der magnetischen Verluste von erfindungsgemäßem Elektroblech auch besonders gleichmäßig verteilt vor.
• Die Erfindung nutzt auf diese Weise die sich durch konsequenten Einsatz einer Gießwalzanlage bietenden Möglichkeiten einer hinsichtlich des Arbeitsaufwands und der Kosten optimierten Verfahrensweise, indem beginnend mit dem Guss der Dünnbramme die einzelnen Schritte der erfindungsgemäßen Warmbandherstellung "in-line" unmittelbar aufeinander folgend durchgeführt werden. Wesentlich ist dabei die Ausgleichswärmebehandlung der Dünnbrammen, die bei vorgegebener Dauer in einem bestimmten Temperaturfenster und bei vorgegebener Temperatur in einem definierten Zeitfenster durchzuführen ist. Der Korridor, innerhalb dessen die erfindungsgemäß genutzten Effekte eintreten, ist auf eine geringe Temperatur- bzw. Zeitspanne begrenzt, die sich durch die in den erfindungsgemäß vorgegebenen Formeln zur Bestimmung der Wärmebehandlungstemperatur bzw. -dauer enthaltenen Abweichungen ΔT der Ofenzieltemperatur ausdrücken.
• Erst durch Einhaltung der durch die Erfindung bestimmten Verfahrensparameter während der Wärmebehandlung der Dünnbramme wird die erfindungsgemäß angestrebte Entstehung möglichst weniger und, sofern vorhanden grober Ausscheidungen bei gleichzeitig weitgehender Unterdrückung der wegen ihres negativen Einflusses auf die magnetischen Eigenschaften besonders unerwünschten Ausscheidungen mit Partikelgrößen im Bereich von 50 nm bis 190 nm sicher erreicht.
• Die Anzahl, Größe und Verteilung der in erfindungsgemäßem Warmband vorhandenen Ausscheidungen lässt sich in bekannter Weise elektronenmikroskopisch oder mittels anderer geeigneter Erkennungs- und Auswertverfahren feststellen. So lässt sich der Ausscheidungszustand beispielsweise mit einem Transmissionenelektronenmikroskop (TEM) über Kohlenstoffausziehabdrücke bei einer unteren Nachweisgrenze von 5 nm sowie bei Ausscheidungen ab einem Durchmesser von 30 nm mit einem Personal Scanning Electron Microscope (PSEM) per Bildanalyse über den Massenkontrast ermitteln. Für die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Ausscheidungen steht beispielsweise die EDX-Analyse zur Verfügung.
• Wird das erfindungsgemäß erzeugte Warmband zu nicht kornorientiertem Elektroblech fertig verarbeitet, so kann das Warmband dazu zunächst einer Warmbandglühung unterzogen werden. Diese zusätzliche Glühung des Warmbandes bewirkt eine Verbesserung der Textur. Sie sollte allerdings stets so durchgeführt werden, dass es zu keiner im Hinblick auf die angestrebte Verbesserung der magnetischen Eigenschaften unerwünschten Veränderung der Ausscheidungen kommt.
• Gemäß einer besonders geeigneten Ausgestaltung der Erfindung wird das Warmband nach dem Walzen in der Fertigstaffel bei einer Haspeltemperatur von weniger als 600 °C, idealerweise insbesondere weniger als 530 °C, gehaspelt. Das Haspeln bei diesen Temperaturen führt bei den betreffenden Legierungen zu einem verfestigten Warmbandzustand, so dass im Ergebnis verbesserte magnetische Eigenschaften erzielt werden.
• Alternativ kann es günstig sein, wenn die Haspeltemperatur mindestens 720 °C, idealerweise mindestens 750 °C beträgt. Bei Einhaltung derart hoher 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. So lassen sich geglühte Warmbänder mit besonders guten magnetischen und technologischen Eigenschaften herstellen.
• Vor oder nach der gegebenenfalls erfolgenden Warmbandglühung wird das Warmband üblicherweise gebeizt. Anschließend an die Beizung oder die Warmbandglühung wird das Warmband dann kaltgewalzt, wobei dieses Kaltwalzen in bekannter Weise zwei- oder mehrstufig mit zwischengeschalteter Glühung durchgeführt werden kann. An das Kaltwalzen schließt sich in der Regel eine Schlusswärmebehandlung an, die so durchgeführt wird, dass es zu keiner Austenitbildung kommt.
• Zum Nachweis der sich bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise einstellenden Verbesserungen wurden zwei Stahlschmelzen mit der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung erschmolzen (Gehaltsangaben in Massen-%): Tabelle I

  Rest jeweils Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen
  Element	Stahl I	Stahl II
  C	0,0019	0,0025
  Si	1,14	1,42
  Al	0,132	0,117
  Mn	0,22	0,225
  Cu	0,010	0,010
  Ti	0,0034	0,0031
  P	0,052	0,052
  Sn	< 0,002	-
  Sb	-	-
  S	0,032	0,010
  O	0,0006	-
  N	0,0027	0,0034

• Aus dem Stahl I sind dann in einer Gießwalzanlage in bekannter Weise drei Dünnbrammenproben I-P1, I-P2 und I-P3 erzeugt worden, während der Stahl II zu Dünnbrammenproben II-P1 und II-P2 vergossen worden ist. Anschließend sind die Dünnbrammenproben I-P1, I-P2, I-P3, II-P1 und II-P2 "inline" mit einer Temperatur T_VO in einen Ausgleichsofen eingelaufen, in dem sie für eine Haltezeit t_H auf eine Ofentemperatur T_E erwärmt worden sind.
• Nach Beendigung der derart durchgeführten Ausgleichswärmebehandlung sind die Dünnbrammenproben I-P1, I-P2, I-P3, II-P1 und II-P2 wiederum unmittelbar anschließend in eine Warmwalzstaffel eingelaufen, in der sie ausgehend von einer Warmwalzanfangstemperatur W_AT und bei einer Warmwalzendtemperatur W_ET auf Warmbandenddicke fertig warmgewalzt worden sind.
• Die aus den Dünnbrammenproben I-P1, I-P2, I-P3, II-P1 und II-P2 fertig warmgewalzten Warmbänder sind dann im walzheißen Zustand geteilt worden. Die so erhaltene erste Hälfte der Warmbänder ist bei einer Temperatur T_H ausgelagert worden, um ein Haspeln bei höheren Temperaturen T_H zu simulieren.
• Die zweite Hälfte der Warmbänder wurde dagegen direkt an Luft auf Raumtemperatur RT abgekühlt, um eine Haspelvariante zu simulieren, bei der mit Temperaturen unter 500 °C gehaspelt wird. Nach der Auslagerung sind die der Auslagerung unterzogenen Warmbandhälften gebeizt und in konventioneller Weise zu einem Elektroband EI-1, EI-2 und EI-3 sowie EII-1 und EII-2 mit einer Dicke von 0,50 mm kaltgewalzt worden.
• Die derart kaltgewalzten Elektrobänder EI-1, EI-2 und EI-3 sowie EII-1 und EII-2 sind schließlich in einem Durchlaufofen in ebenso bekannter Weise einer Schussglühung unterzogen worden.
• In Tabelle II sind die bei der Verarbeitung der Dünnbrammenproben I-P1, I-P2, I-P3, II-P1 und II-P2 zu den Elektrobändern EI-1, EI-2 und EI-3 sowie EII-1 und EII-2 jeweils eingestellten Betriebsparameter angegeben. Tabelle II

  Probe	TVO	TE	tH	WAT	WET	TH
  	[°C]	[°C]	[min]	[°C]	[°C]	[°C]
  I-P1	1000	1050	60	1045	830	RT
  I-P2	900	1050	60	1040	830	RT
  I-P3	800	1050	60	1040	825	RT
  II-P1	980	1150	45	1040	830	750
  II-P2	1000	1050	40	1040	810	750

  RT = Raumtemperatur TVO = Temperatur vor dem Ausgleichsofen TE = Ofentemperatur im Ausgleichsofen tH = Haltezeit WAT = Warmwalzanfangstemperatur WET = Warmwalzendtemperatur TH = Auslagerungstemperatur

• Die elektromagnetischen Eigenschaften der fertigen Elektrobänder EI-1, EI-2 und EI-3 sowie EII-1 und EII-2 in Längsrichtung sind in Tabelle III verzeichnet. Dabei sind mit P_1,0 der Ummagnetisierungsverlust bei einer Polarisation von 1,0 T, mit P_1,5 der Ummagnetisierungsverlust bei einer Polarisation von 1,5 T und mit P_1,7 der Ummagnetisierungsverlust bei einer Polarisation von 1,7 T bei einer Frequenz von jeweils 50 Hz bezeichnet. Des weiteren sind in Tabelle III mit J₈₀₀ die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 800 A/m, mit J₁₀₀₀ die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 1000 A/m, mit J₂₅₀₀ die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 2500 A/m, mit J₅₀₀₀ die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 5000 A/m und mit J₁₀₀₀₀ die magnetische Polarisation bei einer magnetischen Feldstärke von 10000 A/m bezeichnet. Tabelle III

  Probe	Elektroblech	P1,0	P1,5	P1,7	J800	J1000	J2500	J5000	J10000
  		[W/kg]	[W/kg]	[W/kg]	[T]	[T]	[T]	[T]	[T]
  I-P1	EI-1	2,07	4,32	5,69	1,608	1,619	1,698	1,773	1,871
  I-P2	EI-2	2,09	4,36	5,78	1,617	1,627	1,702	1,780	1,878
  I-P3	EI-3	1,95	4,12	5,50	1,621	1,629	1,707	1,783	1,883
  II-P1	EII-1	2,21	4,53	5,92	1,590	1,608	1,691	1,768	1,864
  II-P2	EII-2	1,97	4,13	5,44	1,589	1,604	1,684	1,759	1,855

• Im beigefügten Diagramm 1 sind aufgetragen über den Ummagnetisierungsverlust P_1,5 die für die Elektrobänder EI-1, EI-2 und EI-3 sowie EII-1 und EII-2 in Längsrichtung ermittelten Werte der magnetischen Polarisation J₂₅₀₀ dem Mischwert AM und dem in Längsrichtung ermittelten Wert A_L der magnetischen Polarisation J₂₅₀₀ gegenübergestellt, die für konventionell ohne Warmbandglühung erzeugte nicht kornorientierte Bleche vergleichbarer Zusammensetzung ermittelt werden konnten.
• Im beigefügten Diagramm 2 ist für die Elektrobänder EI-1 und EI-3 die Korngrößenverteilung dargestellt. Durch die senkrecht verlaufenden Geraden G1, G2 ist der gemäß der Erfindung als optimal festgelegte Bereich der Medianwerte eingegrenzt.
• Im Diagramm 3 ist für die Elektrobänder EI-1 und EI-3 die sich dementsprechend ergebende Summenhäufigkeitsverteilung SHV dargestellt. Dabei ist der optimale Bereich der Summenhäufigkeitsverteilung ebenfalls durch Geraden G umgrenzt.
• Im Diagramm 4 ist der Bereich dargestellt, innerhalb dessen die erfindungsgemäße Ausgleichswärmebehandlung durchgeführt wird. Dabei ist durch die obere waagerecht verlaufende Gerade G_o die maximal zulässige Temperatur von 1160 °C und durch die untere waagerecht verlaufende Gerade G_u die minimal erforderliche Temperatur von 1040 °C festgelegt. Die beiden gestrichelt dargestellten, von oben links nach unten rechts verlaufenden Linien L grenzen die Zeitspanne ein, innerhalb der sich bei gegebener Temperatur die erfindungsgemäße Wärmebehandlung durchführen lässt. Die jeweils optimale Behandlungsdauer ist durch die durchgezogene, mittig zwischen den Linien L verlaufende Linie L_opt verdeutlicht.
• Schließlich ist im hinsichtlich der Geraden G_o, G_u und der Linien L,L_opt mit dem Diagramm 4 übereinstimmenden Diagramm 5 für eine gegebene Zeitdauer t1 die sich bei Beachtung der erfindungsgemäßen Vorschriften ergebende optimale Temperatur T_opt sowie die innerhalb der Toleranz zulässigen Grenztemperaturen T_min und T_max angegeben. Ebenso sind in Diagramm 5 für eine gegebene Temperatur T1 die sich bei Beachtung der erfindungsgemäßen Vorschriften ergebende optimale Dauer t_opt und die innerhalb der Toleranz minimal zulässige Dauer t_min sowie die maximal zulässige Dauer t_max eingetragen.
• In der Praxis wird im Allgemeinen die Temperatur des Ofens vorgegeben und ein bestimmtes Intervall der erforderlichen Dauer der Ausgleichswärmebehandlung unter Berücksichtigung der jeweiligen Taktzeit der eingesetzten Gießwalzanlage bestimmt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eines für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmtem Warmbands, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:

   - Erschmelzen einer Stahlschmelze, die (in Massen-%) C: ≤ 0,010 %, Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0,05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,

   - Vergießen der Schmelze zu einer Dünnbramme,

   - unmittelbar anschließend erfolgendes Ausgleichswärmebehandeln der Dünnbramme bei einer 1040 °C bis 1160 °C betragenden Ofentemperatur T_E, wobei sich die jeweils eingehaltene Behandlungsdauer t_H in Minuten wie folgt berechnet: $${\mathrm{t}}_{\mathrm{H}}\left[\min \right]\mathrm{=}\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{/}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{01873}\mathrm{*}\ln \left(\left(\left({\mathrm{T}}_{\mathrm{E}}\mathrm{-}\mathrm{870}\mathrm{,}\mathrm{934}\mathrm{°C}\right)\mathrm{+}\mathrm{\Delta T}\right)\mathrm{/}\mathrm{528}\mathrm{,}\mathrm{83}\mathrm{°C}\right)\mathrm{,}$$

   

   mit: -40 °C ≤ ΔT ≤ 40 °C,

   - unmittelbar auf die Ausgleichswärmebehandlung folgendes Warmwalzen und

   - Haspeln des Warmbandes.
2. Verfahren zum Herstellen eines für die Verarbeitung zu nicht kornorientiertem Elektroband bestimmten Warmbands, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:

   - Erschmelzen einer Stahlschmelze, die (in Massen-%) C: ≤ 0,010 % Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0,05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,

   - Vergießen der Schmelze zu einer Dünnbramme,

   - unmittelbar anschließend erfolgendes Ausgleichswärmebehandeln der Dünnbramme bei einer 25 bis 70 Minuten betragenden Behandlungsdauer t_H, wobei sich die jeweils eingehaltene Ofentemperatur T_E der Ausgleichswärmebehandlung in Grad Celsius wie folgt berechnet: $${\mathrm{T}}_{\mathrm{E}}\left[\mathrm{°C}\right]\mathrm{=}\mathrm{528}\mathrm{,}\mathrm{82}\mathrm{*}\exp \left(\mathrm{-}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{01873}\mathrm{*}{\mathrm{t}}_{\mathrm{H}}\right)\mathrm{+}\mathrm{870}\mathrm{,}\mathrm{934}\mathrm{-}\mathrm{\Delta T}\mathrm{,}$$

   

   mit: -40 °C ≤ ΔT ≤ 40 °C,

   - unmittelbar auf die Ausgleichswärmebehandlung folgendes Warmwalzen und

   - Haspeln des Warmbandes.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Dünnbramme 35 bis 100 mm beträgt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeltemperatur weniger als 600 °C beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeltemperatur weniger als 530 °C beträgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeltemperatur mehr als 720 °C beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haspeltemperatur mehr als 750 °C beträgt.
8. Kaltgewalztes und schlussgeglühtes nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech,

   - aus einem Stahl, der (in Massen-%) C : ≤ 0,010 %, Si: 1,0 - 1,5 %, Al: < 0,4 %, mit Si + 2Al ≤ 1,85 %, Mn: ≤ 0,5 %, Cu: < 0,05 %, Ti: < 0,01 %, P: < 0,1 %, Sn: < 0,15 %, Sb: < 0,15 %, wahlweise S, O und N, wobei die Summe der Gehalte dieser Elemente ≤ 0,02 % ist, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält,

   - mit einer Enddicke ≤ 0,75 mm,

   - und mit Polarisationswerten J₂₅₀₀, die für ein 0,50 mm dickes Elektroband bei 50 Hz und Ummagnetisierungsverlusten P_1,5 von 4,4 W/kg bis 5 W/kg mindestens 1,65 T und bei 50 Hz und Ummagnetisierungsverlusten P_1,5 von weniger 4,4 W/kg mindestens 1,67 T betragen,

   - indem der mittlere Korndurchmesser D_K des fertigen Elektrobandes 50 µm bis 80 µm mit einem Medianwert von 35 bis 65 µm beträgt und

   - in der prozentualen Summenhäufigkeitsverteilung (SHV) 90 % der Körner folgende Bedingung erfüllen: $$\mathrm{1}\mathrm{,}\mathrm{3}\mathrm{*}{\mathrm{D}}_{\mathrm{K}}\mathrm{-}\mathrm{30}\mathrm{\mu m}\mathrm{<}\mathrm{SHV}\mathrm{<}\mathrm{1}\mathrm{,}\mathrm{3}\mathrm{*}{\mathrm{D}}_{\mathrm{K}}\mathrm{+}\mathrm{15}\mathrm{\mu m}\mathrm{.}$$

   

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