EP2625298A1 - Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt - Google Patents

Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt

Info

Publication number
EP2625298A1
EP2625298A1 EP11764510.1A EP11764510A EP2625298A1 EP 2625298 A1 EP2625298 A1 EP 2625298A1 EP 11764510 A EP11764510 A EP 11764510A EP 2625298 A1 EP2625298 A1 EP 2625298A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
insulation layer
flat product
steel flat
electrical steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11764510.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Schepers
Chaoyong Wang
Ludger Lahn
Heiner Schrapers
Stefan Pahlke
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 Electrical Steel GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44741291&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2625298(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH filed Critical ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH
Publication of EP2625298A1 publication Critical patent/EP2625298A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/025—Other inorganic material
    • 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
    • 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
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283—Application of a separating or insulating coating
    • 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
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1288—Application of a tension-inducing coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/24—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds
    • C23C22/33—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds containing also phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • C23C22/74—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process for obtaining burned-in conversion coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82—After-treatment
    • C23C22/83—Chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/36—Phosphatising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • 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
    • 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
    • H01F1/14783—Fe-Si based alloys in the form of sheets with insulating coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10—Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical steel flat product with minimized magnetic loss values.
  • the invention relates to a grain-oriented electrical steel flat product, which is provided with an insulation coating.
  • the grain-oriented electrical steel flat products in question here are steel strips or sheets from which parts are manufactured for electrotechnical applications. Grain-oriented electrical steel flat products are particularly suitable for uses in which a particularly low
  • Loss of magnetization is in the foreground and high demands are placed on the permeability or polarization. Such requirements exist in particular for parts for power transformers, distribution transformers and higher quality small transformers. As explained in detail, for example, in EP 1 025 268 B1, is generally in the course of the production of
  • Steel flat products first a steel containing (in% by weight) typically 2.5 to 4.0% Si, 0.010 to 0.100% C, up to 0.150% Mn, up to 0.065% Al and up to 0.0150% N and optionally 0.010 to 0.3% Cu, to 0.060% S, to 0.100% P, to 0.2% each of As, Sn, Sb, Te and Bi, balance iron and unavoidable impurities, to a starting material, such as a slab, thin slab or a cast strip, shed. The starting material is then subjected, if necessary, to an annealing treatment to be subsequently hot rolled into a hot strip.
  • a starting material such as a slab, thin slab or a cast strip
  • Decarburization annealing is usually significantly reduced to avoid magnetic aging of the carbon content of the cold strip.
  • an annealing separator which is typically gO, is applied to the belt surfaces.
  • the annealing separator prevents the turns of a coil wound from the cold strip during the subsequent high-temperature annealing
  • Hood furnace is performed under protective gas, arises in the Cold strip through selective grain growth the texture. Furthermore, a forsterite layer, the so-called “glass film”, forms on the strip surfaces. In addition, by running during the high-temperature annealing
  • electrical steel flat products produced in this way have a thickness of 0.15 mm to 0.5 mm.
  • Transfer base material which not only improve the magnetic loss of the electrical steel flat product, but also reduce the magnetostriction, which in turn has a positive effect on the noise behavior of the finished transformer.
  • Aluminum phosphate and silica can also be added in colloidal form. Another ingredient of insulation coatings is common
  • Chromticaally purehydrid (chromium trioxide) or chromic acid, wherein the content of this questionable with regard to its impact on the environment component can be minimized with a suitable choice of the other ingredients of the insulating solution (DE 10 2008 008 781 AI, EP 2 022 874 AI).
  • the thickness of the insulating layer is set, for example by means of ⁇ zwquetschrollen and finally in an oven, the insulating layer is baked.
  • the stoving temperature is typically about 850 ° C.
  • Insulation layer Pores, which in extreme cases cause the layer to flake off because of cohesiveness.
  • the object of the invention was to demonstrate a process which can be implemented in practice with simple means, with which the tensile stresses acting on the surface of an electro-steel flat product can be further increased.
  • an electric steel flat product should be specified, the optimum
  • the invention has been solved in that at the Production of an electrical steel flat product, the operations specified in claim 1 are performed.
  • An electro-steel flat product is provided.
  • Isolation solution formed insulating layer can also be made on the model of the prior art selected.
  • this working step b) is repeated at least once, so that as a result an insulation layer is obtained from the layers of the phosphatic insulating solution successively applied to one another and baked.
  • an increased layer thickness of the insulation layer is produced by carrying out at least two separate coating steps, with the first insulation layer layer initially finished
  • Insulation layer layer applied and also
  • the insulating layer is thus characterized by at least two layers of a phosphatic
  • Insulating agent formed, each by itself
  • the insulation layers then form an insulating layer, which is characterized by a high specific layer density and large thickness.
  • the insulating layer is produced according to the invention by in separate steps in each case applied and baked layers of insulating solution, the unfavorable development of the specific
  • Electro sheets are produced, are significantly reduced.
  • the phosphatic isolation solution used to produce the insulation layer in step b) may already be proven in practice for this purpose
  • Isolation solutions comprise a colloid component, which may be in particular a colloidal silica.
  • an isolation solution used according to the invention for the production of the insulation layer can contain a wide variety of phosphates. Especially good
  • Magnesium phosphate contains.
  • the basis for the phosphate solution is preferably water. It can, however
  • the isolation solution further contains at least one additive selected from a group, the pickling inhibitors and
  • Wetting agent includes. Through the use of pickling inhibitors and / or wetting agents, the properties of the grain-oriented electro-steel flat product produced by the method according to the invention can be further improved.
  • Burning treatment reaches a temperature level that goes beyond the level of simple drying. Accordingly, the invention provides, in a practical embodiment, that in the course of work step b)
  • the baking temperature is at least 300 ° C.
  • the stoving temperature is at least 700 ° C. at least in the course of the last repetition of the working step b). At this temperature level, the stoving temperature is at least 700 ° C. at least in the course of the last repetition of the working step b). At this temperature level, the stoving temperature is at least 700 ° C. at least in the course of the last repetition of the working step b). At this temperature level, the
  • Burn-in treatment can be combined with a stress-relieving, usually by the procedure
  • the annealing can be carried out in a continuous furnace in air as a short-time annealing or in a muffle furnace (long-term annealing) under nitrogen, which in combination with the
  • Insulation coating has proven to be particularly advantageous.
  • the burn-in result is particularly safe
  • the stoving temperature is at least 800 ° C, in particular about 850 ° C.
  • the method according to the invention can be carried out in a particularly economical manner when the repeated execution of the working step b) of a treatment line is arranged in succession in a line corresponding to the number of repetitions corresponding number of devices for applying and baking the insulation solution be traversed to be coated electric steel flat product in a continuous pass. If, for example, the insulation coating is to be formed in accordance with the invention from two successively applied and baked layers of insulation solution, then in such a line, in succession, a first device for applying and baking the first layer of the insulating layer and a second device for applying it will follow one another and baking the second layer through.
  • the ratio of layer thickness to specific layer density and the ratio of layer thickness to tensile stress in each case in an optimized range are more favorable for practical application than the areas in which the properties in question lie when a correspondingly thick insulation layer in applied and baked in a single operation.
  • An inventively designed grain-oriented electrical steel flat product which on at least one of its
  • phosphatic insulation layer ⁇ 3 ⁇ is that
  • Insulation layer ⁇ 5 g / m 2 while applies at a thickness D> 3 ⁇ for the specific layer density r of the phosphate insulating layer: r [g / m 2 ]> 3/5 g / pm / m 2 * D [ ⁇ ].
  • Fig. 1 is a diagram in which for various inventively double and conventionally simply coated samples specified in g / m 2
  • Fig. 2 is a diagram in which for different reasons
  • Insulation layer applied to the steel substrate of the electro-steel flat product in tensile stresses specified in MPa over that specified in g / m 2
  • Insulation layer is applied.
  • coated samples at layer thicknesses of at least 3 ⁇ regularly have specific layer densities r, the condition r [g / m 2 ]> 3/5 q /) i / m z * D [m] meet.
  • r [g / m 2 ]> 3/5 q /) i / m z * D [m] meet.
  • the insulating layer always exerts higher tensile stresses Z on the steel substrate of the respective electrical steel flat product than in the conventional one train with an insulating layer of the same
  • Steel strip contained in the decarburized state in addition to iron and unavoidable impurities (in wt .-%) C: ⁇ 0.0025%, Si: 3.15%, Mn: 0.08%, S: 0.02%, Cu: 0 , 07%, Sn: 0.08% and AI: 0.03%.
  • the steel strip in the uncarboxylated origin state contained 0.06 wt .-% C.
  • Layer thickness included the coating system a double pair of squeezing rollers. By adjusting the distance of the squeezing rollers from their associated surface of the samples, the respective desired layer thickness could be adjusted in a targeted manner.
  • Isolation solutions contained the following constituents per liter, the gram data being absolute and "()" indicating the respective concentrations:
  • the respective thickness D of the insulating layer is through
  • the specific layer density r of the insulating layer is hotter by removing the phosphate layer at 60 ° C
  • the tension exerted by the insulating layer is determined by determining the difference in curvature of the respective sample before and after unilateral removal of the
  • Insulating layer has been determined.
  • the sample is on both sides with the isolation solution
  • the layer was at 840 ° C for 1 min under a
  • the tensile stress of the insulation was determined in the following manner:
  • One side of the sample was taped with resistant film.
  • the sample was placed in 60 ° C hot caustic (60%) for 10 minutes.
  • the previously applied and baked phosphatic isolation layer on the unprotected side was removed in this manner without attacking the underlying glass film / forsterite.
  • the film was baked at 840 ° C for 1 minute in a nitrogen atmosphere.
  • the squeezing rollers of the coating device were set with less pressure than in the experiment Vi, to a greater thickness of each layer applied
  • the applied layer was again baked at 840 ° C. for 1 minute under a nitrogen atmosphere.
  • the coating process was repeated.
  • the sample was run a second time in the same manner as the first time through the coating plant to apply a second layer of insulation solution to the already baked layer.
  • the film was baked at 840 ° C for 1 minute under a nitrogen atmosphere.
  • the magnetic characteristics obtained for the sample processed in experiment V3 as well as the magnetostriction with LvA and LaA values are much higher despite a smaller thickness than in the sample processed according to experiment V2.
  • the squeeze rolls of the coater were adjusted to achieve a thicker layer than usual. Immediately after application, the layer was left for 1 minute at 840 ° C in a nitrogen atmosphere
  • Insulation layer exercised.
  • the squeeze rolls of the coater were set narrower than in Run V4. Immediately after application, the resulting layer of isolation solution was baked at 840 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere. Subsequently, the coating process was repeated.
  • the sample was run a second time in the same manner as the first time through the coating plant to apply a second layer of insulation solution to the already baked layer. Also immediately after this second application, the film was baked at 840 ° C for 1 minute under a nitrogen atmosphere.
  • the baking time was 1 minute and the baking temperature was 840 ° C.
  • Insulation layer at a higher temperature in order to exploit the difference in the coefficient of thermal expansion for the generation of the tensile stress can.
  • Trial V7 (not according to the invention) To determine the properties of a sample prepared in a conventional manner with a Cr-free, but a colloid stabilizer-containing isolation solution
  • the layer was baked for 1 minute at 840 ° C under a nitrogen atmosphere and determined the properties given in Table 1 of the sample thus obtained after a single coating.
  • the squeezing rollers were set similarly as in experiment V5. Immediately after application, the layer was baked at 840 ° C. for 1 minute under a nitrogen atmosphere.
  • the coating process was repeated.
  • the sample was run a second time in the same manner as the first time through the coating plant to apply a second layer of insulation solution to the already baked layer.
  • the film was baked at 840 ° C for 1 minute under a nitrogen atmosphere.
  • Insulation layer coated sample Insulation layer coated sample.
  • Trial V9 (not according to the invention) To determine the properties of a sample containing in a conventional manner with a Cr-containing and a
  • the insulation layer was baked here for 1 minute at 840 ° C under a nitrogen atmosphere.
  • the properties of the sample thus produced are also given in Table 1.
  • the squeezing rollers were set similar to those in experiment V5. Immediately after the application was the
  • the coating process was repeated.
  • the sample was run a second time in the same manner as the first time through the coating plant to apply a second layer of insulation solution to the already baked layer.
  • the film was baked at 840 ° C for 1 minute under a nitrogen atmosphere.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukts mit minimierten magnetischen Verlustwerten, wobei das Verfahren die Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines Elektro-Stahlflachprodukts, b) Auftragen einer Lage einer phosphatischen Isolationslösung auf mindestens eine Oberfläche des Elektro-Stahlflachprodukts und Einbrennen der aufgetragenen Lage umfasst. Um mit einem solchen Verfahren die auf die Oberfläche eines Elektro-Stahlflachprodukts wirkenden Zugspannungen weiter zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass nach einer ersten Durchführung des Arbeitsschritts b) dieser Arbeitsschritt b) mindestens einmal wiederholt wird, so dass aus den nacheinander aufeinander aufgetragenen und eingebrannten Lagen der phosphatischen Isolationslösung eine Isolationsschicht erhalten wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen einer Isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukt und mit einer solchen Isolationsbeschichtung beschichtetes Elektro- Stahlflachprodukt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukts mit minimierten magnetischen Verlustwerten.
Ebenso betrifft die Erfindung ein kornorientiertes Elektro- Stahlflachprodukt , das mit einer Isolationsbeschichtung versehen ist.
Bei den hier in Rede stehenden kornorientierten Elektro- Stahlflachprodukten handelt es sich um Stahlbänder oder -bleche, aus denen Teile für elektrotechnische Anwendungen gefertigt werden. Kornorientierte Elektro- Stahlflachprodukte eignen sich dabei insbesondere für Verwendungen, bei denen ein besonders niedriger
Ummagnetisierungsverlust im Vordergrund steht und hohe Ansprüche an die Permeabilität oder Polarisation gestellt werden. Solche Anforderungen bestehen insbesondere bei Teilen für Leistungstransformatoren, Verteilungstransformatoren und höherwertigen Kleintransformatoren . Wie im Einzelnen beispielsweise in der EP 1 025 268 Bl erläutert, wird allgemein im Zuge der Herstellung von
Elektro-Stahlflachprodukten zunächst ein Stahl, der (in Gew.%) typischerweise 2,5 bis 4,0 % Si, 0,010 bis 0,100 % C, bis zu 0,150 % Mn, bis zu 0,065 % AI und bis zu 0,0150 % N, sowie jeweils optional 0,010 bis 0,3 % Cu, bis 0,060 % S, bis 0,100 % P, bis jeweils 0,2 % As, Sn, Sb, Te und Bi, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist, zu einem Vormaterial, wie einer Bramme, Dünnbramme oder' einem gegossenen Band, vergossen. Das Vormaterial wird dann erforderlichenfalls einer Glühbehandlung unterzogen, um anschließend zu einem Warmband warmgewalzt zu werden.
Nach dem Haspeln und einer optional zusätzlich
durchgeführten Glühung sowie einer ebenso optional
absolvierten Entzunderungs- bzw. Beizbehandlung wird aus dem Warmband anschließend in ein oder mehreren Schritten ein Kaltband gewalzt, wobei zwischen den Kaltwalzschritten erforderlichenfalls eine Zwischenglühung durchgeführt werden kann. Bei der daraufhin durchgeführten
Entkohlungsglühung wird üblicherweise zur Vermeidung einer magnetischen Alterung der Kohlenstoffgehalt des Kaltbands entscheidend verringert.
Nach dem Entkohlungsglühen wird auf die Bandoberflächen ein Glühseparator, bei dem es sich typischerweise um gO handelt, aufgebracht. Der Glühseparator verhindert, dass die Windungen eines aus dem Kaltband gewickelten Coils bei der daraufhin durchgeführten Hochtemperaturglühung
miteinander verschweißen. Während der
Hochtemperaturglühung, die typischerweise in einem
Haubenofen unter Schutzgas durchgeführt wird, entsteht im Kaltband durch selektives Kornwachstum die Textur. Ferner bildet sich auf den Bandoberflachen eine Forsteritschicht , der sogenannte "Glasfilm", aus. Darüber hinaus wird durch während der Hochtemperaturglühung ablaufende
Diffusionsvorgänge das Stahlmaterial gereinigt.
Im Anschluss an die Hochtemperaturglühung wird das so erhaltene Elektro-Stahlflachprodukt mit einer
Isolierschicht beschichtet, thermisch gerichtet und in einer abschließenden "Schlussglühung" spannungsarm geglüht. Diese Schlussglühung kann vor oder nach der
Konfektionierung des in der voranstehend beschriebenen Weise erzeugten Stahlflachprodukts zu den für die
Weiterverarbeitung benötigten Zuschnitten erfolgen, wobei durch eine Schlussglühung nach dem Abteilen der Zuschnitte die im Zuge des Abteilvorgangs entstandenen zusätzlichen Spannungen abgebaut werden können. So erzeugte Elektro- Stahlflachprodukte weisen in der Regel eine Dicke von 0,15 mm bis 0,5 mm auf.
Die metallurgischen Eigenschaften des Werkstoffs, die bei der Erzeugung der Elektro-Stahlflachprodukte eingestellten Umformgrade der Kaltwalzprozesse und die Parameter der Wärmebehandlungsschritte sind jeweils so aufeinander abgestimmt, dass gezielte Rekristallisationsprozesse ablaufen. Diese Rekristallisationsprozesse führen zu der für den Werkstoff typischen "Goss-Textur" , bei der die Richtung der leichtesten Magnetisierbarkeit in Walzrichtung der Fertigbänder liegt. Kornorientierte Elektro- Stahlflachprodukte weisen dementsprechend ein stark anisotropes magnetisches Verhalten auf. Neben den Energieverlusten spielt bei Transformatoren auch die Geräuschentwicklung eine Rolle. Diese beruht auf einem als Magnetostrikt ion bekannten physikalischen Effekt und wird unter anderem durch die Eigenschaften des verwendeten Elektrostahlkernwerkstoffs beeinflusst.
Es ist bekannt, dass die auf ein Elektro-Stahlflachprodukt aufgetragene Isolationsschicht sich positiv auf die
Minimierung der Ummagnetisierungsverluste auswirken. So kann die Isolationsschicht Zugspannungen auf das
Grundmaterial übertragen, die nicht nur die magnetischen Verlustwerte des Elektro-Stahlflachprodukts verbessern, sondern auch die Magnetostriktion herabsetzen, was sich wiederum positiv auf das Geräuschverhalten des fertigen Transformators auswirkt.
Eine diese Effekte zeigende Isolationsschicht und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise in der DE 22 47 269 C3 beschrieben. Die Hauptbestandteile der gemäß diesem Stand der Technik zur Erzeugung der
Isolationsschicht verwendeten Isolationslösung sind
Aluminiumphosphat und Siliziumdioxid, wobei letzteres auch in kolloider Form zugesetzt werden kann. Ein weiterer Bestandteil von Isolationsbeschichtungen ist häufig
Chromsäureanhydrid (Chromtrioxid) bzw. Chromsäure, wobei der Gehalt an diesem hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Umwelt bedenklichen Bestandteil bei geeigneter Wahl der übrigen Inhaltsstoffe der Isolationslösung minimiert werden kann (DE 10 2008 008 781 AI, EP 2 022 874 AI) .
Gemeinsam ist den voranstehend erwähnten bekannten
Isolationsschichten, dass sie zunächst auf die gegebenenfalls bereits mit einem Glasfilm überzogene
Oberfläche des zu beschichtenden Elektro-Stahlflachprodukts aufgetragen werden, dann die Dicke der Isolationsschicht beispielsweise mit Hilfe von Äbquetschrollen eingestellt wird und schließlich in einem Ofen die Isolationsschicht eingebrannt wird. Die Einbrenntemperatur beträgt dabei typischerweise ca. 850 °C.
Die so erzeugte Isolationsschicht übt nach dem Einbrennen eine erhebliche Zugspannung auf das Grundmaterial aus. In der EP 2 022 874 AI werden hierzu Werte von bis zu
0,8 kg/mm2 angegeben, was einer Zugspannung von ca. 8 MPa entspricht. Laut den in der DE 22 47 269 C3 weiter
enthaltenen Ausführungen ist dieser Effekt in den
unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Isolationsschicht und Grundmaterial begründet. Gemäß der DE 22 47 269 C3 werden dabei Schichtdichten von bis zu 4 g/m2 erreicht .
Die Anforderungen, die hinsichtlich der Minimierung der Geräuschentwicklung beim Betrieb von Transformatoren gestellt werden, steigen ständig. Dies liegt einerseits an kontinuierlich verschärften gesetzlichen Vorgaben und Normen. Andererseits akzeptieren die Verbraucher heute in der Regel keine elektrischen Geräte mehr, bei denen es zu einem hörbaren "Transformatorbrummen" kommt. So hängt heute die Akzeptanz von Großtransformatoren in der Nähe von Wohnbebauung entscheidend von den Geräuschemissionen ab, die sich beim Betrieb solcher Transformatoren ergeben.
Praktische Erfahrungen zeigen, dass mit konventionell nach dem Stand der Technik hergestellten Elektro- Stahlflachprodukten die immer weiter steigenden
Anforderungen nicht ohne Weiteres erfüllt werden können. Dies kommt daher, dass die zur Erfüllung dieser Forderungen benötigte deutlich höhere übertragene Zugspannung durch eine einfache Modifikation des Beschichtungsvorgangs nicht erzielt werden kann. So hat sich gezeigt, dass eine
Erhöhung der Dicke der Isolationsschicht nicht zum Ziel führt, da dadurch beim Einbrennen vermehrt Gase entstehen, die die Morphologie der fertigen Schicht ungünstig
beeinflussen. So bilden sich bei einer zu dicken
Isolationsschicht Poren, die im Extremfall die Schicht zum Abblättern bringen, weil der Zusammenhalt fehlt. Die bei Isolationsschichten mit größerer Dicke entstehenden
Probleme erkennt man auch daran, dass trotz einer erhöhten, über eine Betrachtung eines metallografischen Schliffs im Rasterelektronenmikroskop (REM) ermittelten und in "μπι" angegebenen Schichtdicke die erreichte Schichtdichte, welche in g/m anzugeben und über die Gewichtsdifferenz nach selektivem Entfernen der Isolationsschicht zu ermitteln ist, nur unterproportional zunimmt.
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein in der Praxis mit einfachen Mitteln umsetzbares Verfahren aufzuzeigen, mit dem sich die auf die Oberfläche eines Elektro-Stahlflachprodukts wirkenden Zugspannungen weiter erhöhen lassen. Darüber hinaus sollte ein Elektro- Stahlflachprodukt angegeben werden, das optimale
magnetische Eigenschaften und im praktischen Einsatz ein ebenso optimiertes Geräuschverhalten besitzt.
In Bezug auf das Verfahren ist diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass bei der Erzeugung eines Elektro-Stahlflachprodukts die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte durchgeführt werden.
In Bezug auf das Elektro-Stahlflachprodukt besteht die erfindungsgemäße Lösung der voranstehend angegebenen
Aufgabe darin, dass ein solches Flachprodukt die in
Anspruch 13 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der Grundgedanke der Erfindung im Einzelnen erläutert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukts mit minimierten magnetischen Verlustwerten werden in Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik mindestens folgende Arbeitsschritte a) und b) durchlaufen:
Arbeitsschritt a)
Es wird ein Elektro-Stahlflachprodukt bereitgestellt.
Besondere Anforderungen an die Art und Weise der
Herstellung des bereitgestellten Elektro-Stahlflachprodukts bestehen nicht. So kann das für das erfindungsgemäße
Verfahren bereitgestellte Elektro-Stahlflachprodukt unter Anwendung der dem Fachmann beispielsweise in den eingangs bereits erwähnten Veröffentlichungen gegebenen Anleitungen und unter Zugrundelegung von Stahllegierungen hergestellt werden. Dies schließt selbstverständlich auch solche
Fertigungsverfahren ein, die derzeit noch nicht bekannt sind, bei denen jedoch wie beim Stand der Technik das Auftragen und Einbrennen einer Isolationsschicht vorgesehen ist .
Arbeitsschritt b)
Auftragen einer Lage einer phosphatischen Isolationslösung auf mindestens eine Oberfläche des Elektro-
Stahlflachprodukts und Einbrennen der aufgetragenen Lage.
Die Art und Weise des Auftrags, die Einstellung der
Schichtdicke, die Zusammensetzung der Isolationslösung und die Art und Weise des Einbrennens der aus der
Isolationslösung gebildeten Isolationsschicht können ebenfalls nach dem Vorbild des Standes der Technik gewählt vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird nun nach einer ersten Durchführung des Arbeitsschritts b) dieser Arbeitschritt b) mindestens einmal wiederholt, so dass im Ergebnis aus den nacheinander aufeinander aufgetragenen und eingebrannten Lagen der phosphatischen Isolationslösung eine Isolationsschicht erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird also eine erhöhte Schichtdicke der Isolationsschicht dadurch erzeugt, dass mindestens zwei getrennte Beschichtungsschritte durchgeführt werden, wobei zunächst die erste Isolationsschicht-Lage fertig
eingebrannt wird, dann mindestens eine weitere
Isolationsschicht-Lage aufgetragen und ebenfalls
eingebrannt wird. Erforderlichenfalls können weitere
Wiederholungen des Beschichtungs- und Einbrennvorgangs durchgeführt werden, um durch Auftragen und Einbrennen weiterer Lagen aus Isolationslösung eine noch größere Schichtdicke zu erzeugen. Praktische Versuche haben jedoch ergeben, dass bereits bei einer einfachen Wiederholung der hier unter dem Arbeitsschritt b) zusammengefassten
Prozessfolge "Auftrag der Beschichtung" und "Einbrennen der jeweils aufgetragenen Lage an Isolationslösung" eine deutliche Steigerung der auf das Stahlsubstrat eines erfindungsgemäßen Elektro-Stahlflachprodukts übertragenen Zugspannungen erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird die Isolationsschicht somit durch mindestens zwei Lagen eines phosphatischen
Isolationsmittels gebildet, die jeweils für sich
aufgetragen und eingebrannt werden. Gemeinsam bilden die Isolationsschichten dann eine Isolationsschicht, die sich durch eine hohe spezifische Schichtdichte und große Dicke auszeichnet.
Indem die Isolationsschicht gemäß der Erfindung durch in getrennten Arbeitsschritten jeweils für sich applizierten und eingebrannten Lagen von Isolationslösung erzeugt wird, wird die ungünstige Entwicklung der spezifischen
Schichtdichte gegenüber der Schichtdicke vermieden, welche eintritt, wenn eine dicke Isolationsschicht in nur einem Arbeitsgang aufgebracht wird. Mit der Erfindung lassen sich so große Schichtdicken bei sehr hohen spezifischen
Schichtdichten erzeugen. Dies spiegelt sich in den
erreichten Zugspannungen, magnetischen Verlustwerten bzw. Scheinleistungen und Magnetostriktionswerten sowie den daraus ermittelten Geräuschniveaus (LvA-Wert = A-weighted magnetostriction velocity level; LaA-Wert = A-weighted magnetostriction acceleration level) wider. Im Ergebnis lassen sich deshalb aus erfindungsgemäß erzeugten Elektro- Stahlflachprodukten insbesondere Bleche für Transformatoren erzeugen, bei denen im Betrieb die Geräuschemissionen gegenüber Transformatoren, die aus konventionellen
Elektroblechen hergestellt sind, deutlich reduziert sind.
Die zur Erzeugung der Isolationsschicht im Arbeitsschritt b) verwendete phosphatische Isolationslösung kann nach Art der in der Praxis für diesen Zweck bereits bewährten
Isolationslösungen eine kolloide Komponente umfassen, bei der es sich insbesondere um ein kolloides Siliziumdioxid handeln kann.
Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäß für die Erzeugung der Isolationsschicht verwendete Isolationslösung die verschiedensten Phosphate enthalten. Besonders gute
Ergebnisse werden jedoch mit einer Phosphat- Isolationslösung erzielt, die Aluminium- und/oder
Magnesiumphosphat enthält. Als Basis für die Phosphatlösung dient dabei vorzugsweise Wasser. Es können jedoch
selbstverständlich auch andere Lösungsmittel eingesetzt werden, sofern sie eine ähnliche Reaktivität und Polarität wie Wasser aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Isolationslösung ferner mindestens ein Additiv, ausgewählt aus einer Gruppe, die Beizinhibitoren und
Netzmittel umfasst. Durch den Einsatz von Beizinhibitoren und/oder Netzmitteln können die Eigenschaften des mit dem erfindungsmäßen Verfahren hergestellten kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukts noch weiter verbessert werden.
Indem die zum Erzeugen der erfindungsgemäßen
Isolationsschicht verwendete Isolationslösung einen Kolloidstabilisator als Additiv enthält, kann in an sich bekannter Weise gewährleistet werden, dass der Übergang vom Sol zum Gel erst bei der Trocknung der Phosphatschicht stattfindet. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Kolloidstabilisatoren eine homogene Äuftragung der
Phosphatlösung wodurch homogene Fertigschichtqualitäten erzielt werden können.
Detaillierte Erläuterungen zur möglichen Zusammensetzung einer Isolationslösung, die für die erfindungsgemäße
Erzeugung einer Isolationsschicht auf einem Elektro- Stahlflachprodukt in Frage kommt, finden sich
beispielsweise in der DE 10 2008 008 781 AI.
Abhängig von den Produktionsbedingungen und den
angestrebten Eigenschaften kann es gegebenenfalls
zweckmäßig sein, bei der mindestens einen Wiederholung des Arbeitsschritts b) eine gegenüber der bei der ersten
Ausführung des Arbeitsschritts b) verwendeten
Isolationslösung modifizierte Isolationslösung zu
verwenden. Praktische Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass sich eine besonders gute Haftung und eine besonders große spezifische Schichtdichte r der erfindungsgemäß in mindestens zwei Lagen aufgetragenen Isolationsbeschichtung ergibt, wenn für den ersten wie für jeden weiteren
Durchlauf des Arbeitsschritts b) identisch zusammengesetzte Isolationslösungen verwendet werden.
Wichtig für die Erfindung ist, dass die in jedem
vorangegangenen Arbeitsschritt b) aufgebrachte und
eingebrannte Lage der Isolationsschicht vollständig eingebrannt ist, bevor bei der Wiederholung des Arbeitsschritts b) die weitere Lage aus Isolationslösung aufgebracht wird. Dies setzt voraus, dass bei der
Einbrennbehandlung ein Temperaturniveau erreicht wird, dass über das Maß einer einfachen Trocknung hinausgeht. Demgemäß sieht die Erfindung in einer praxisgerechten Ausgestaltung vor, dass beim im Zuge des Arbeitsschritts b)
durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur mindestens 300 °C beträgt.
Im Sinne der Verfahrensökonomie besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn zumindest beim im Zuge der letzten Wiederholung des Arbeitsschritts b) durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur mindestens 700 °C beträgt. Bei diesem Temperaturniveau kann die
Einbrennbehandlung mit einer Spannungsarmglühung kombiniert werden, um die dazu in der Regel verfahrensbedingt
unvermeidbaren Spannungen nahezu abzubauen. Die Glühung kann in einem Durchlaufofen an Luft als Kurzzeitglühung oder in einem Muffelofen (Langzeitglühung) unter Stickstoff erfolgen, wobei sich bei Kombination mit der
Einbrennbehandlung die Kurzzeitglühung im Hinblick auf die Ausbildung einer hohen spezifischen Schichtdichte und optimalen Haftung der erfindungsgemäß erzeugten
Isolationsbeschichtung als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Besonders sicher tritt das Einbrennergebnis in
Kombination mit dem Abbau möglicherweise noch vorhandener Spannungen ein, wenn die Einbrenntemperatur mindestens 800 °C, insbesondere etwa 850 °C, beträgt. Um unerwünschte Veränderungen des Gefüges des Stahlsubstrats des
erfindungsgemäß verarbeiteten Elektro-Stahlflachprodukts zu vermeiden, sollte gleichzeitig beim im Zuge des
Arbeitsschritts b) durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur jeweils höchstens 900 °C betragen, insbesondere unterhalb von 900 °C gehalten werden.
Grundsätzlich ist es selbstverständlich denkbar, für die Wiederholungen des Arbeitsschritts b) jeweils dasselbe Aggregat einzusetzen. Besonders wirtschaftlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch dann durchführen, wenn die wiederholte Ausführung des Arbeitsschritts b) einer Behandlungslinie erfolgt, in der in einer Linie aufeinander folgend eine der Anzahl der Wiederholungen entsprechende Zahl von Einrichtungen zum Auftragen und Einbrennen der Isolationslösung angeordnet sind und diese von dem zu beschichtenden Elektro-Stahlflachprodukt im kontinuierlichen Durchlauf durchlaufen werden. Soll zum Beispiel die Isolationsbeschichtung in erfindungsgemäßer Weise aus zwei nacheinander aufgetragenen und eingebrannten Lagen von Isolationslösung gebildet werden, so werden bei einer solchen Linie also im kontinuierlichen Durchlauf aufeinander folgend eine erste Einrichtung zum Auftragen und Einbrennen der ersten Lage der Isolationsschicht und eine zweite Einrichtung zum Auftragen und Einbrennen der zweiten Lage durchlaufen.
Bei erfindungsgemäß erzeugten und beschaffenen Elektro- Stahlflachprodukten liegen das Verhältnis von Schichtdicke zu spezifischer Schichtdichte sowie das Verhältnis von Schichtdicke zu Zugspannung jeweils in einem optimierten Bereich. Wie praktische Untersuchungen erwiesen haben, sind diese Bereiche für die praktische Anwendung günstiger als die Bereiche, in denen die betreffenden Eigenschaften liegen, wenn eine entsprechend dicke Isolationsschicht in einem einzigen Arbeitsgang aufgetragen und eingebrannt wird .
Ein erfindungsgemäß beschaffenes kornorientiertes Elektro- Stahlflachprodukt , das auf mindestens einer seiner
Oberflächen eine eingebrannte phosphatische
Isolationsschicht aufweist, ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass die Dicke D der
phosphatischen Isolationsschicht ^ 3 μτα ist, die
spezifische Schichtdichte r der phosphatischen
Isolationsschicht ^ 5 g/m2 ist, während bei einer Dicke D > 3 μτ für die spezifische Schichtdichte r der phosphatischen Isolationsschicht gilt: r [g/m2] > 3/5 g/pm/m2 * D [μπι] .
Dabei ergibt sich im Fall, dass die spezifische
Schichtdichte r der phosphatischen Isolationsschicht ^ 5,0 g/m2 ist, eine durch die Isolationsschicht übertragene Zugspannung Z, die folgender Bedingung genügt:
Z[MPa] > 7/6 MPa*m2/g * r[g/m2].
In der voranstehend angegebenen Weise beschaffene Elektro- Stahlflachprodukte lassen sich wirtschaftlich, zuverlässig und betriebssicher durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungs- und Vergleichsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Diagramm, in dem für verschiedene erfindungsgemäß zweifach und konventionell einfach beschichtete Proben die in g/m2 angegebene
spezifische Schichtdichte r über die in μιτι
angegebene Dicke D der jeweiligen Isolationsschicht aufgetragen ist;
Fig. 2 ein Diagramm, in dem für verschiedene
erfindungsgemäß zweifach und konventionell einfach beschichtete Proben die von der jeweiligen
Isolationsschicht auf das Stahlsubstrat des Elektro- Stahlflachprodukts ausgeübte, in MPa angegebenen Zugspannungen über die in g/m2 angegebene
spezifische Schichtdichte r der jeweiligen
Isolationsschicht aufgetragen ist.
Im in Fig. 1 dargestellten Diagramm sind die für die erfindungsgemäß zweifach beschichteten Proben ermittelten spezifischen Schichtdichtewerte r über die jeweilige Dicke D der Isolationsschicht durch gefüllte Dreiecke
dargestellt, während die für die konventionellen Proben ermittelten spezifischen Schichtdichtewerte r über die zugeordnete Dicke D der Isolationsschicht durch gefüllte Kreise symbolisiert sind.
Es zeigt sich, dass die in erfindungsgemäßer Weise
beschichteten Proben bei Schichtdicken von mindestens 3 μιτι regelmäßig spezifische Schichtdichten r aufweisen, die der Bedingung r [g/m2] > 3/5 q/)i /mz * D [ m] genügen. Bei weniger als 3 μπι dicken Isolationsschichten ergab sich eine spezifische Schichtdichte r, die jeweils größer als 4 g/m2 ist, wobei im Hinblick auf die erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften die Grenze der spezifischen Schichtdichte r für die die erfindungsgemäßen Anforderungen noch
erfüllenden, weniger als 3 pm dicken Isolationsschichten bei 5 g/m2 festgelegt worden ist. Bei den in Fig. 1 dargestellten Ergebnissen wird diese Anforderung von Proben erfüllt, bei denen die Dicke D ihrer Isolationsschicht mindestens 2 μηα beträgt.
Wie beim in Fig. 1 dargestellten Diagramm sind im in Fig. 2 dargestellten Diagramm die für die erfindungsgemäß zweifach beschichteten Proben ermittelten Zugkräfte Z über die jeweilige spezifische Schichtdichte r durch gefüllte
Dreiecke angegeben, während die für die konventionellen Proben ermittelten Zugspannungen Z über die zugeordnete spezifische Schichtdichte r der Isolationsschicht durch gefüllte Kreise symbolisiert sind.
Es zeigt sich, dass bei den in erfindungsgemäßer Weise zweifach beschichteten Proben die Isolationsschicht stets höhere Zugspannungen Z auf das Stahlsubstrat des jeweiligen Elektro-Stahlflachprodukts ausübt als bei den konventionell in einem Zug mit einer Isolationsschicht gleicher
spezifischer Schichtdichte r beschichteten Proben.
Besonders deutlich wird dies bei den Proben, bei denen die spezifische Schichtdichte r mindestens 5,1 g/m2 beträgt. Den in der Praxis sich ergebenden Anforderungen werden dementsprechend insbesondere solche erfindungsgemäße
Elektro-Stahlflachprodukte gerecht, für die gilt
Z[MPa] > 7/6 MPa*m2/g * r[g/m2].
Zum Nachweis der durch die Erfindung erzielten Effekte sind elf Versuche VI - V10 durchgeführt worden, von denen die Versuche VI , V2, V4, V7 und V9 dem Stand der Technik zuzurechnen waren, während die Versuche V3, V5, V6, V8 und V10 der Erfindung entsprachen.
In allen Versuchen wurde jeweils ein Blechzuschnitt des Formats 350 mm x 60 mm und einer Nenndicke von 0,30 mm aus einem kornorientierten Elektroband, das aus der
konventionellen Produktion der Anmelderin stammte, im
Zustand nach der Hochtemperaturglühung genutzt. Das
Stahlband enthielt dabei im entkohlten Zustand neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen (in Gew.-%) C: < 0,0025 %, Si: 3,15 %, Mn: 0,08 %, S: 0,02 %, Cu: 0,07 %, Sn: 0,08 % und AI: 0,03 %. . Als Warmband enthielt das Stahlband im nicht entkohlten Ursprungs zustand 0,06 Gew.-% C.
Die Proben wurden gereinigt und in einer
Beschichtungsanlage beidseitig mit einer Isolationslösung beschichtet. Zur Einstellung der jeweils gewünschten
Schichtdicke umfasste die Beschichtungsanlage ein doppeltes Abquetschrollenpaar. Über eine Verstellung des Abstands der Abquetschrollen von der ihnen zugeordneten Oberfläche der Proben konnte die jeweils gewünschte Schichtdicke gezielt eingestellt werden.
Die bei den Versuchen verwendeten wässrigen
Isolationslösungen enthielten pro Liter jeweils folgende Bestandteile, wobei die Grammangaben absolut sind und in "()" die jeweiligen Konzentrationen angegeben sind:
Versuche V1-V6
150g onoaluminiumphosphat (50%)
183g Kolloides Siliziumdioxid (30%)
12g Chromtrioxid Versuche V7 , V8
150g Monoaluminiumphosphat (50%)
183g Kolloides Siliziumdioxid (30%)
2g Beizinhibitor mit Wirkstoff Diethylthioharnstoff 10g Kolloidstabilisator mit Wirkstoff Triethylphosphat
Versuche V9, V10
150g Monoaluminiumphosphat (50%)
183g Kolloides Siliziumdioxid (30%)
2g Beizinhibitor mit Wirkstoff Diethylthioharnstoff 10g Kolloidstabilisator mit Wirkstoff Triethylphosphat 36g Chrom ( III ) nitrat-Nonahydrat
In Tabelle 1 sind für die Versuche Vi - V10 jeweils die erzeugte Dicke D der Isolierschicht, die spezifische
Schichtdichte r der Isolierschicht, der
Ummagnetisierungsverlust Pi,7/so bei einer Frequenz von 50 Hertz und einer Polarisation von 1,7 Tesla, die
Scheinleistung Si 7/5o bei einer Frequenz von 50 Hertz und einer Polarisation von 1,7 Tesla, der LvA-Wert, der LaÄ- Wert sowie die von der jeweiligen Isolierschicht auf das Stahlsubstrat der jeweiligen Probe aufgebrachte Zugspannung angegeben .
Die jeweilige Dicke D der Isolierschicht ist durch
Untersuchung eines Schliffbilds der jeweiligen Probe im Rasterelektronenmikroskop ermittelt worden.
Die spezifische Schichtdichte r der Isolierschicht ist durch Entfernen der Phosphatschicht mit 60 °C heißer
Natronlauge (25 %) ermittelt worden. Die jeweils von der Isolierschicht ausgeübte Zugspannung ist durch Ermittlung der Krümmungsdifferenz der jeweiligen Probe vor und nach einseitiger Entfernung der
Isolierschicht ermittelt worden.
Versuch VI (nicht erfindungsgemäß)
Die Probe ist beidseitig mit der Isolationslösung
beschichtet worden. Durch entsprechende Einstellung der Abquetschrollen ist dabei die in Tabelle 1 angegebene geringe Schichtdicke eingestellt worden.
Unmittelbar nach Auftrag der Isolationsschicht wurde die Schicht 1 min lang bei 840 °C unter einer
Stickstoffatmosphäre eingebrannt .
Die Zugspannung der Isolation wurde in der folgenden Weise ermittelt :
Eine Seite der Probe wurde mit beizresistenter Folie abgeklebt. Die Probe wurde für 10 Minuten in 60 °C heiße Natronlauge (60 %) gelegt. Die zuvor aufgetragene und eingebrannte phosphatische Isolationsschicht auf der ungeschützten Seite wurde auf diese Weise entfernt, ohne den darunter liegenden Glasfilm/Forsterit anzugreifen.
Die Krümmungen der Probe wurden vor und nach dieser
Behandlung ermittelt und aus deren Differenz die durch die Isolationsschicht übertragene Zugspannung errechnet.
Aus der Gewichtsdifferenz der Probe vor und nach der Entfernung der Isolationsschicht konnte zudem die
spezifische Schichtdichte r ermittelt werden. Versuch V2 (nicht erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen wurden weiter geöffnet als beim Versuch VI, so dass sich beim Auftragen der Isolationslösung eine etwas größere Schichtdicke einstellte, wie sie bei der industriellen Produktion üblich ist.
Unmittelbar nach der Auftragung wurde die Schicht 1 Minute lang bei 840 °C in Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Die für diese Probe ermittelte spezifische Schichtdichte entsprach in etwa der üblichen Produktionspraxis .
Versuch V3 (erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen der Beschichtungseinrichtung wurden mit weniger Anpressdruck eingestellt als beim Versuch Vi, um eine größere Dicke der jeweils aufgetragenen Lage aus
Isolationslösung zu erreichen.
Unmittelbar nach der Auftragung wurde die aufgetragene Lage wieder 1 Minute lang bei 840 °C unter Stickstoffatmosphäre eingebrannt .
Anschließend wurde der Beschichtungsvorgang wiederholt. Dazu wurde die Probe noch ein zweites Mal in gleicher Weise wie beim ersten Mal durch die Beschichtungsanlage gefahren, um eine zweite Lage von Isolationslösung auf die bereits eingebrannte Lage aufzubringen. Auch unmittelbar nach dieser zweiten Auftragung wurde die Schicht 1 Minute lang bei 840 °C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt. Die für die im Versuch V3 verarbeitete Probe ermittelten magnetischen Kennwerte sowie die Magnetostriktion mit LvA- und LaA-Werten liegen trotz einer geringeren Dicke viel höher als bei der gemäß Versuch V2 verarbeiteten Probe.
Dasselbe gilt für die von der Isolationsschicht
aufgebrachte Zugspannung Z. Auch diese lag damit trotz einer deutlich geringeren Dicke D der Isolationsschicht deutlich über den Werten, die für Versuch V2 ermittelt worden sind.
Versuch V4 (nicht erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen der Beschichtungseinrichtung wurden so eingestellt, dass eine dickere Schicht als üblich erzeugt erreicht wird. Unmittelbar nach der Auftragung wurde die Schicht 1 Minute bei 840 °C in Stickstoffatmosphäre
eingebrannt .
Trotz der deutlich dickeren Schicht lag die von der so durch eine einmalige Beschichtung erzeugten
Isolationsschicht auf das Stahlsubstrat der Probe ausgeübte Zugspannung mit 7,5 MPa deutlich unter der Zugspannung, die die in Versuch V3 erfindungsgemäß erzeugte
Isolationsschicht ausübte.
Versuch V5 (erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen der Beschichtungseinrichtung wurden enger eingestellt als beim Versuch V4. Unmittelbar nach der Auftragung wurde die erhaltene Lage an Isolationslösung 1 Minute lang bei 840 °C in Stickstoffatmosphäre eingebrannt. Anschließend wurde der Beschichtungsvorgang wiederholt.
Dazu wurde die Probe noch ein zweites Mal in gleicher Weise wie beim ersten Mal durch die Beschichtungsanlage gefahren, um eine zweite Lage von Isolationslösung auf die bereits eingebrannte Lage aufzubringen. Auch unmittelbar nach dieser zweiten Auftragung wurde die Schicht 1 Minute lang bei 840 °C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Die magnetischen Kennwerte einschließlich der
Magnetostriktion mit den LvA- und LaA-Werten sind trotz gleicher Dicke deutlich besser als bei der im Versuch V4 erzeugten Probe.
Die von der Isolationsschicht auf das Stahlsubstrat der Probe ausgeübte Zugspannung ergab einen sehr guten Wert von 14,0 MPa. Sie ist damit deutlich besser als die ausgeübte Zugspannung bei der beim Versuch V4 verarbeiteten Probe.
Auch die spezifische Schichtdichte r der hier
erfindungsgemäß zweifach beschichteten Probe war trotz gleicher Schichtdicke D deutlich höher als bei der beim Versuch V4 erzeugten Probe.
Versuch V6 (erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen wurden wie beim Versuch V5 eingestellt.
Unmittelbar nach der Auftragung wurde die Schicht
10 Sekunden bei 300 °C in Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Anschließend wurde die Probe noch ein weiteres Mal bei gleicher Einstellung der Abquetschrollen durch die
Beschichtungsanlage gefahren. Unmittelbar danach wurde unter einer Stickstoffatmosphäre eine erneute Einbrennbehandlung durchgeführt, wobei in diesem Fall die Einbrenndauer 1 Minute und die Einbrenntemperatur 840 °C betrug .
Die Eigenschaften der so verarbeiteten Probe sind in etwa mit denen der gemäß Versuch V5 verarbeiteten Probe
vergleichbar .
Die von der Isolationsschicht auf das Stahlsubstrat übertragene Zugspannung ergab einen Wert von 12,5 MPa. Sie liegt damit ebenfalls ähnlich hoch wie bei der gemäß
Versuch V5 erzeugten Probe.
Somit ist das Einbrennen der ersten aus der
Isolationslösung gebildeten Lage auch bei niedrigeren Temperaturen möglich. Jedoch sollte das Einbrennen bei der Wiederholung des Äuftragens und Einbrennens einer
Isolationslage bei höherer Temperatur erfolgen, um die Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten für die Erzeugung der Zugspannung ausnutzen zu können.
Der Vorteil einer solchen Vorgehensweise, bei der die erste Lage der Isolationsschicht mit einer niedrigen Temperatur eingebrannt wird, besteht darin, dass sich Öfen mit niedrigerer Einbrenntemperatur und kürzerer Einbrennzeit einfacher in bereits vorhandene betriebliche Durchlauf- Glühanlagen integrieren lassen und dadurch der Gesamt- Beschichtungsprozess prinzipiell in einer Linie
durchgeführt werden kann.
Versuch V7 (nicht erfindungsgemäß) Zur Ermittlung der Eigenschaften einer Probe, die in konventioneller Weise mit einer Cr-freien, jedoch einen Kolloidstabilisator enthaltenden Isolationslösung
beschichtet wird, sind die Abquetschrollen ähnlich wie in Versuch V2 eingestellt worden. Unmittelbar nach der
Auftragung wurde die Schicht 1 Minute bei 840 °C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt und die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften der so nach einer einmaligen Beschichtung erhaltenen Probe ermittelt.
Versuch V8 (erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen wurden ähnlich wie in Versuch V5 eingestellt. Unmittelbar nach der Auftragung wurde die Schicht 1 Minute bei 840 °C unter Stickstoffatmosphäre eingebrannt .
Anschließend wurde der Beschichtungsvorgang wiederholt. Dazu wurde die Probe noch ein zweites Mal in gleicher Weise wie beim ersten Mal durch die Beschichtungsanlage gefahren, um eine zweite Lage von Isolationslösung auf die bereits eingebrannte Lage aufzubringen. Auch unmittelbar nach dieser zweiten Auftragung wurde die Schicht 1 Minute lang bei 840 °C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Daraufhin sind die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften der so nach einer doppelt durchgeführten Beschichtungs- und Einbrennbehandlung erhaltenen Probe ermittelt. Es zeigt sich auch hier eine deutliche Überlegenheit der in
erfindungsgemäßer Weise in zwei Durchgängen mit der
Isolationsschicht beschichteten Probe.
Versuch V9 (nicht erfindungsgemäß) Zur Ermittlung der Eigenschaften einer Probe, die in konventioneller Weise mit einer Cr-haltigen und einen
Kolloidstabilisator enthaltenden Isolationslösung
beschichtet wird, sind die Abquetschrollen ähnlich
eingestellt wie beim Versuch V2. Unmittelbar nach der
Auftragung wurde die Isolationsschicht auch hier 1 Minute bei 840 °C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt. Die Eigenschaften der so erzeugten Probe sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.
Versuch V10 (erfindungsgemäß)
Die Abquetschrollen wurden ähnlich eingestellt wie beim Versuch V5. Unmittelbar nach der Auftragung wurde die
Schicht 1 Minute bei 840 °C unter einer
Stickstoffatmosphäre eingebrannt .
Anschließend wurde der Beschichtungsvorgang wiederholt. Dazu wurde die Probe noch ein zweites Mal in gleicher Weise wie beim ersten Mal durch die Beschichtungsanlage gefahren, um eine zweite Lage von Isolationslösung auf die bereits eingebrannte Lage aufzubringen. Auch unmittelbar nach dieser zweiten Auftragung wurde die Schicht 1 Minute lang bei 840°C unter einer Stickstoffatmosphäre eingebrannt.
Anschließend sind die in Tabelle 1 angegebenen
Eigenschaften der so erhaltenen Probe ermittelt worden. Es zeigt sich hier ebenfalls eine deutliche Überlegenheit der in erfindungsgemäßer Weise in zwei Durchgängen mit der Isolationsschicht beschichteten Probe. icke spez . SchichtPl,7/50 Sl,7/50 I"VA 1,7/50 LaA i,7/50 Zugspan¬
D dichte r nung Z
[um] [g/m2] [W/kg] [VA/kg] [dB] [dB] [MPa]
1,5 2,1 1,070 1, 327 54,2 46, 1 3,2
3,5 4,5 1,040 1,245 53,0 45, 0 5,9
3, 0 6,7 0, 979 1, 190 51,2 42, 4 10, 1
5, 0 7,1 1, 029 1, 239 51, 4 44,9 7,5
5,0 10, 2 0, 925 1, 177 49,1 41,0 14,0
4,8 9, 9 0, 937 1, 184 50, 9 42,1 12, 5
2,5 2,8 1, 062 1, 303 55, 0 46,7 3,3
5,0 5,5 1, 030 1,241 53, 7 45,5 6, 5
3,1 4,4 1, 048 1,296 52, 6 45,2 6, 0
5,2 10, 7 0, 929 1, 167 49, 5 41,2 13, 9
Tabelle 1

Claims

P A T E N T AN S P R Ü C H E
Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten
Elektro-Stahlflachprodukts mit minimierten
magnetischen Verlustwerten, umfassend die
Arbeitsschritte
a) Bereitstellen eines Elektro-Stahlflachprodukts, b) Auftragen einer Lage einer phosphatischen
Isolationslösung auf mindestens eine Oberfläche des Elektro-Stahlflachprodukts und Einbrennen der aufgetragenen Lage,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s nach einer ersten Durchführung des Arbeitsschritts b) dieser Arbeitsschritt b) mindestens einmal wiederholt wird, so dass aus den nacheinander aufeinander aufgetragenen und eingebrannten Lagen der
phosphatischen Isolationslösung eine
Isolationsschicht erhalten wird.
Verfahren 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 s s die im jeweiligen Arbeitsschritt b) aufgetragene
phosphatische Isolationslösung eine kolloide
Komponente umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die kolloide Komponente ein kolloides Siliziumdioxid ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Isolationslösung Aluminium- und/oder
Magnesiumphosphat enthält.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Isolationslösung mindestens einen Beizinhibitor und mindestens ein Netzmittel enthält.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Isolationslösung mindestens einen
Kolloidstabilisator (A) als Additiv enthält.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s beim im Zuge des Arbeitsschritts b) durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur mindestens 300 °C beträgt .
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s beim im Zuge der letzten Wiederholung des Arbeitsschritts b) durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur mindestens 700 °C beträgt.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s beim im Zuge des Arbeitsschritts b) durchgeführten Einbrennen die Einbrenntemperatur jeweils höchstens 900 °C beträgt.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die wiederholte Ausführung des Arbeitsschritts b) einer Behandlungslinie erfolgt, in der in einer Linie aufeinander folgend eine der Anzahl der
Wiederholungen entsprechende Zahl von Einrichtungen zum Auftragen und Einbrennen der Isolationslösung angeordnet sind und die von dem zu beschichtenden Elektro-Stahlflachprodukt im kontinuierlichen
Durchlauf durchlaufen werden.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Fall, dass die am fertigen Elektro- Stahlflachprodukt vorhandene phosphatische
Isolationsschicht eine Dicke D von bis zu 3 μπι aufweist, die spezifische Schichtdichte r dieser phosphatischen Isolationsschicht ^ 5 g/m2 ist, während bei einer Dicke D von mehr als 3 μπι für die spezifische Schichtdichte r der phosphatischen
Isolationsschicht gilt: r [g/m2] > 3/5 ς/μπι/τα2 * D [μιτι] .
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Fall, dass die spezifische Schichtdichte r der am fertigen
Elektro-Stahlflachprodukt vorhandenen phosphatischen Isolationsschicht 5,0 g/m2 ist, für die durch die Isolationsschicht übertragene Zugspannung Z gilt:
Z[MPa] > 7/6 MPa*m2/g * r[g/m2] .
13. Kornorientiertes Elektro-Stahlflachprodukt , das auf mindestens einer seiner Oberflächen eine eingebrannte phosphatische Isolationsschicht aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Fall, dass die Dicke D der phosphatischen
Isolationsschicht ί 3 μπι ist, die spezifische
Schichtdichte r der phosphatischen Isolationsschicht ^ 5 g/m2 ist, während bei einer Dicke D > 3 ra für die spezifische Schichtdichte r der phosphatischen Isolationsschicht gilt: r [g/m2] > 3/5 g^m/m2 * D [μιη] .
14. Kornorientiertes Elektro-Stahlflachprodukt nach
Anspruch 13, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Fall, dass die spezifische Schichtdichte r der phosphatischen Isolationsschicht > 5,0 g/m2 ist, für die durch diese Schicht übertragene Zugspannung Z gilt:
Z[MPa] > 7/6 MPa*m2/g * r[g/m2].
Kornorientiertes Elektro-Stahlflachprodukt nach einem der Ansprüche 13 oder 14, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zwischen dem Stahlsubstrat und der phosphatischen
Isolationsschicht eine Forsteritschicht vorhanden ist .
EP11764510.1A 2010-10-07 2011-09-22 Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt Withdrawn EP2625298A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010038038A DE102010038038A1 (de) 2010-10-07 2010-10-07 Verfahren zum Erzeugen einer Isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten Elektro-Stahlflachprodukt und mit einer solchen Isolationsbeschichtung beschichtetes Elektro-Stahlflachprodukt
PCT/EP2011/066509 WO2012045593A1 (de) 2010-10-07 2011-09-22 Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2625298A1 true EP2625298A1 (de) 2013-08-14

Family

ID=44741291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11764510.1A Withdrawn EP2625298A1 (de) 2010-10-07 2011-09-22 Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20130251984A1 (de)
EP (1) EP2625298A1 (de)
JP (1) JP5980216B2 (de)
KR (1) KR101896046B1 (de)
CN (1) CN103221556B (de)
BR (1) BR112013008376A2 (de)
DE (1) DE102010038038A1 (de)
RU (1) RU2580778C2 (de)
WO (1) WO2012045593A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2773781A1 (de) 2011-11-04 2014-09-10 Tata Steel UK Ltd Beschichteter kornorientierter stahl
WO2020064632A1 (de) 2018-09-26 2020-04-02 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zur herstellung eines mit einer isolationsschicht versehenen kornorientierten elektrobandes und kornorientiertes elektroband

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200486562Y1 (ko) * 2014-04-30 2018-06-05 엘에스산전 주식회사 자속차폐판을 구비한 유입변압기
KR102189461B1 (ko) * 2016-09-13 2020-12-11 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 크롬 프리 절연 장력 피막 부착 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법
WO2018097100A1 (ja) * 2016-11-28 2018-05-31 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法
JP6508437B2 (ja) * 2016-12-14 2019-05-08 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
EP3555337A1 (de) * 2016-12-14 2019-10-23 ThyssenKrupp Steel Europe AG Warmgewalztes stahlflachprodukt und verfahren zu seiner herstellung
CN110023538B (zh) * 2016-12-21 2021-08-20 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的制造方法
DE102017204522A1 (de) * 2017-03-17 2018-09-20 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zur Herstellung von lackbeschichteten Elektroblechbändern und lackbeschichtetes Elektroblechband
EP3653752A4 (de) * 2017-07-13 2021-05-12 Nippon Steel Corporation Orientiertes elektromagnetisches stahlblech und herstellungsverfahren für ein orientiertes elektromagnetisches stahlblech
EP3653757A4 (de) 2017-07-13 2021-01-13 Nippon Steel Corporation Orientierte elektromagnetische stahlplatte
BR112020000269A2 (pt) * 2017-07-13 2020-07-14 Nippon Steel Corporation chapa de aço elétrico de grão orientado e método para produzir a mesma
DE102017220718A1 (de) 2017-11-20 2019-05-23 Thyssenkrupp Ag Optimierung des Stickstofflevels während der Haubenglühung II
DE102018209553A1 (de) * 2018-06-14 2019-12-19 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zur herstellung von lackbeschichteten elektrobändern und lackbeschichtetes elektroband
KR20210031685A (ko) * 2018-07-11 2021-03-22 넥스트 이노베이션 고도가이샤 절연층 형성 방법, 절연층을 가지는 부재, 저항 측정 방법 및 접합형 정류 소자
WO2020012665A1 (ja) * 2018-07-13 2020-01-16 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板及びその製造方法
DE102018216453A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Thyssenkrupp Ag Beschichtung von kornorientiertem Elektroband durch CVD II
WO2020088764A1 (de) 2018-10-31 2020-05-07 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zur herstellung eines kornorientierten stahlflachprodukts für elektromagnetische anwendungen, stahlflachprodukt für elektromagnetische anwendungen und transformator-kern-stapel hergestellt aus einem solchen stahlflachprodukt
CN113286907B (zh) * 2019-01-16 2023-04-14 日本制铁株式会社 方向性电磁钢板及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11158645A (ja) * 1997-11-26 1999-06-15 Kawasaki Steel Corp 歪み感受性が低く磁気特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板
EP2602348A1 (de) * 2010-08-06 2013-06-12 JFE Steel Corporation Kornorientiertes magnetstahlblech

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4812300B1 (de) 1968-10-28 1973-04-19
JPS4813814B1 (de) * 1969-12-18 1973-05-01
BE789262A (fr) 1971-09-27 1973-01-15 Nippon Steel Corp Procede de formation d'un film isolant sur un feuillard d'acierau silicium oriente
JPH05279864A (ja) 1992-03-31 1993-10-26 Nippon Steel Corp 方向性珪素鋼板の絶縁被膜形成方法
DE4409691A1 (de) * 1994-03-22 1995-09-28 Ebg Elektromagnet Werkstoffe Verfahren zur Herstellung von Elektroblechen mit einem Glasüberzug
DE19745445C1 (de) 1997-10-15 1999-07-08 Thyssenkrupp Stahl Ag Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektroblech mit geringem Ummagnetisierungsverlust und hoher Polarisation
KR100480001B1 (ko) * 1999-12-28 2005-03-30 주식회사 포스코 타발성이 우수한 방향성전기강판의 제조방법
DE10130308B4 (de) * 2001-06-22 2005-05-12 Thyssenkrupp Electrical Steel Ebg Gmbh Kornorientiertes Elektroblech mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung
US7399369B2 (en) * 2001-07-16 2008-07-15 Nippon Steel Corporation Ultra-high magnetic flux density grain-oriented electrical steel sheet excellent in iron loss at a high magnetic flux density and film properties and method for producing the same
DE10203826B4 (de) * 2002-01-31 2004-07-22 Ammon-Technik Verfahren zur Behandlung eines Tanks
KR100967049B1 (ko) * 2002-11-11 2010-06-29 주식회사 포스코 고규소 강판 제조방법
RU2357994C2 (ru) * 2004-10-18 2009-06-10 Ниппон Стил Корпорейшн Термостойкое клеящее изоляционное покрытие и лист электротехнической стали с таким покрытием, магнитный сердечник, где используется лист электротехнической стали, и способ его получения
KR101141280B1 (ko) * 2004-12-28 2012-05-15 주식회사 포스코 장력부여능이 우수한 절연피막 조성물 및 방향성전기강판의 절연피막 형성방법
PL2022874T3 (pl) 2006-05-19 2012-12-31 Nippon Steel Corp Teksturowana elektrotechniczna blacha stalowa mająca film izolacyjny o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i sposób obróbki filmu izolacyjnego
DE102008008781A1 (de) 2008-02-12 2009-08-20 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrobands

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11158645A (ja) * 1997-11-26 1999-06-15 Kawasaki Steel Corp 歪み感受性が低く磁気特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板
EP2602348A1 (de) * 2010-08-06 2013-06-12 JFE Steel Corporation Kornorientiertes magnetstahlblech

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2012045593A1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2773781A1 (de) 2011-11-04 2014-09-10 Tata Steel UK Ltd Beschichteter kornorientierter stahl
EP2773781B1 (de) * 2011-11-04 2015-07-01 Tata Steel UK Ltd Beschichteter kornorientierter stahl
WO2020064632A1 (de) 2018-09-26 2020-04-02 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zur herstellung eines mit einer isolationsschicht versehenen kornorientierten elektrobandes und kornorientiertes elektroband

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013120538A (ru) 2014-11-20
CN103221556A (zh) 2013-07-24
JP2013542323A (ja) 2013-11-21
JP5980216B2 (ja) 2016-08-31
BR112013008376A2 (pt) 2016-06-14
RU2580778C2 (ru) 2016-04-10
DE102010038038A1 (de) 2012-04-12
WO2012045593A1 (de) 2012-04-12
CN103221556B (zh) 2015-06-24
KR20130117789A (ko) 2013-10-28
KR101896046B1 (ko) 2018-09-06
US20130251984A1 (en) 2013-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012045593A1 (de) Verfahren zum erzeugen einer isolationsbeschichtung auf einem kornorientierten elektro-stahlflachprodukt und mit einer solchen isolationsbeschichtung beschichtetes elektro-stahlflachprodukt
DE2450850C3 (de) Verfahren zum Herstellen von isolierenden Überzügen auf orientiertem Si-Stahlblech zur Verringerung der Magnetostriktion
DE2247269C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer isolierenden sowie die Magnetostriktions-Charakteristika und den Eisenverlust verbessernden Schicht auf einem Silicimstahlblech
DE19681215C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche mit überragender Haftfähigkeit einer isolierenden Überzugsschicht auf einem nicht orientierten Elektrostahlblech
DE102015114358B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines kornorientierten Elektrobands und kornorientiertes Elektroband
EP2761041B1 (de) Verfahren zum herstellen eines kornorientierten, für elektrotechnische anwendungen bestimmten elektrobands oder -blechs
DE3220255C2 (de) Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech oder -band
WO2012168253A1 (de) Verfahren zum herstellen eines kornorientierten, für elektrotechnische anwendungen bestimmten elektrostahlflachprodukts
WO2013102556A1 (de) Nicht kornorientiertes elektroband oder -blech, daraus hergestelltes bauteil und verfahren zur erzeugung eines nicht kornorientierten elektrobands oder -blechs
EP0910676A1 (de) Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektroblech
EP3625373A1 (de) No-elektroband für e-motoren
EP2729588A1 (de) Verfahren zum herstellen eines kornorientierten, für elektrotechnische anwendungen bestimmten elektrostahlflachprodukts
WO2019002026A1 (de) Verfahren zum herstellen eines mit einem überzug versehenen stahlbauteils und stahlbauteil
DE2621875A1 (de) Kornorientierter siliciumstahl und verfahren zu seiner herstellung
EP2675927A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines kornorientierten stahlflachprodukts
DE3147584C2 (de) Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Siliciumstahl in Band- oder Blechform
DE2447482C3 (de) Verfahren zum Ausbilden eines haftstarken MgO-SiO2 - Glasüberzuges auf den Oberflächen eines kornorientierten Si-Stahlbleches
WO2019149582A1 (de) Nachglühfähiges, aber nicht nachglühpflichtiges elektroband
EP2942417B1 (de) Verfahren zur herstellung von hochpermeablem kornorientiertem elektroband
DE10324910B4 (de) Metallisches Halbzeug mit elektrisch isolierender Beschichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrisch isolierenden Beschichtung
EP0513729A1 (de) Verfahren zur Herstellung von kornorientierten Elektroblechen
DE861702C (de) Verfahren zur Herstellung von Elektrobandstahl
DE1900040C3 (de) Magnetblech aus orientiertem oder nicht-orientiertem Siliciumstahlmaterial mit einem wärmebeständigen und isolierenden Überzug und Verfahren zu seiner Herstellung
CH547541A (de) Transformatorband mit wuerfeltextur und verfahren zur herstellung desselben.
DE1900040B2 (de) Magnetblech aus orientiertem oder nicht-orientiertem siliciumstahlmaterial mit einem waermebestaendigen und isolierenden ueberzug und verfahren zu seiner herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130507

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20170223

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200718