EP2812456B1 - Verfahren zur herstellung eines elektroblechs aus einem warmbandstahl - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektroblechs aus einem warmbandstahl Download PDF

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EP2812456B1
EP2812456B1 EP13709308.4A EP13709308A EP2812456B1 EP 2812456 B1 EP2812456 B1 EP 2812456B1 EP 13709308 A EP13709308 A EP 13709308A EP 2812456 B1 EP2812456 B1 EP 2812456B1
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EP
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strip
hot
grain
content
casting
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Zacharias Georgeou
Alexander Redenius
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical steel sheet from a hot strip.
  • Materials for electrical sheets are also from the DE 101 53 234 A1 or DE 601 08 980 T2 known. They usually consist of an iron-silicon or iron-silicon-aluminum alloy, whereby a distinction is made between grain-oriented (KO) and non-grain-oriented (NO) electrical sheets and these are used for different applications. In particular, aluminum and silicon are added to minimize magnetization losses.
  • anisotropic materials materials whose physical properties depend on the direction of stress are referred to as anisotropic. If the properties are equivalent in all stress directions, this is called isotropic materials.
  • the anisotropy of the magnetic properties of electrical steel is based on the crystal anisotropy of the iron. Iron and its alloys crystallize in a cubic structure.
  • the cube edge direction is the most magnetizable direction [100].
  • the direction of the space diagonal [111] in the cube is the most magnetically unfavorable direction.
  • non-grain oriented electrical steel For applications in the electrical engineering, in which the magnetic flux is fixed in any particular direction and therefore equally good magnetic properties in all directions are required, one usually produces electrical steel strip with isotropic properties as possible, which is referred to as non-grain oriented (NO) electrical steel.
  • NO non-grain oriented
  • the ideal structure (microstructure) for a non-grain oriented electrical steel strip is a polycrystalline microstructure with grain sizes between 20 ⁇ m and 200 ⁇ m, whereby the crystallites are randomly aligned in the plane of the sheet with the surface (100).
  • the magnetic properties of real non-oriented electrical steel are in the Sheet metal to a small extent dependent on the magnetization direction.
  • the loss differences between the longitudinal and transverse directions are only max. 10%.
  • the expression of a sufficient isotropy of the magnetic properties in non-grain-oriented electrical steel is substantially influenced by the design of the hot forming, cold forming and final annealing.
  • the magnetic properties in the electrical steel are substantially due to a high degree of purity, the content of silicon and aluminum (up to about 4 mass%), small amounts of other alloying elements, such.
  • the common sheet thicknesses are in the range well below 1 mm, z. B. at 0.18 or 0.35 mm.
  • non-grain-oriented material has as much isotropic magnetic properties in the sheet plane and consequently is preferably used for rotating machines
  • a grain orientation is produced in the grain-oriented material by several successive rolling and annealing treatments.
  • anisotropy in the material, the magnetization losses decrease and the relative permeability number increases with the corresponding direction of magnetization.
  • this textured material can therefore be compared with non-grain oriented Materials Transformers that have a smaller size at higher efficiency.
  • the from the DE 101 53 234 A1 known material for a non-grain oriented electrical steel sheet has an alloy composition with C ⁇ 0.02%, Mn ⁇ 1.2%, Si 0.1-4.4% and Al 0.1-4.4%.
  • a disadvantage of the known material are each with max. 4.4% relatively low Si and Al contents, with which in many applications, the magnetic permeability is not sufficiently high and the magnetization loss is sufficiently low, which adversely affects the efficiency of electric machines and thus their efficiency.
  • Si and Al content With increasing Si and Al content, the electrical resistance of the steel increases, thereby reducing the induced eddy currents and thus also the core losses.
  • the precursor has a very coarse grain and the casting of casting powder is problematic due to the high Al content of the ferritic steel.
  • Casting powder can be from an Al content of Do not use melt of more than approx. 2% since aluminum interacts with the oxygen bound in the casting powder to form aluminum oxides (see above).
  • the object of the invention is to provide a method for producing an electric sheet, with which, compared to known electric sheets, markedly improved magnetic properties, in particular a higher magnetic permeability, can be achieved.
  • Another object is to provide an improved and less expensive manufacturing process for this hot strip.
  • B and / or Zr up to the specified limit can advantageously contribute to the improvement of the hot rolling properties, since the nitrides (BN, ZrN) or carbides (ZrC) which form are attached to the grain boundaries and improve the sliding at high temperatures (hot rolling temperatures).
  • the minimum content for B should be 0.001% and for Zr should be 0.05%. It is also advantageous that the hot crack susceptibility is significantly reduced by these additions.
  • the ductility at room temperature can advantageously be improved without significantly affecting the magnetic properties.
  • the hot strip produced by the method with the alloy composition according to the invention is characterized by significantly improved magnetic properties, in particular by a significantly higher magnetic permeability, through which the field of application of this material under energetic and economic aspects can be significantly increased.
  • significantly improved magnetic properties in particular by a significantly higher magnetic permeability, through which the field of application of this material under energetic and economic aspects can be significantly increased.
  • increased Al content causes a significant increase in the electrical resistance and thus a corresponding reduction in the re-magnetization losses.
  • this scale layer should not exceed a thickness of 100 .mu.m, better 50 .mu.m, so that the layer does not adversely affect the rollability due to chipping scale due to the increasing brittleness with increasing thickness.
  • a further increase in magnetic permeability is achieved by a higher addition of Si ⁇ 0.05%.
  • the addition of Si takes place as a function of the Al contents.
  • Al contents of 4.8 to 8% the Si content must be between 2 and 5%, for Al contents of more than 8 to 15% between 0.05 and 4% and above 15% Al up to 2 %, so that the material remains hot-rollable.
  • a method for quality-assured and economical production of such a hot strip, a method is used according to the invention, in which the melt flow-smoothed and bend-free cast in a horizontal Bandg discernstrom to a Vorband in the range between 6 and 30 mm thickness and then hot strip with a degree of deformation of at least 50% in thicknesses rolled from 0.9 to 6.0 mm. Before hot rolling, an annealing process at 800 to 1200 ° C may be necessary.
  • the hot strip can also be used advantageously as an end product in electromagnetic fields of application.
  • an additional annealing process is necessary so that the grains can align. This process, which involves annealing between 800 and 1200 ° C, can be continuous or discontinuous, lasting up to 30 minutes.
  • the alloy composition according to the invention it is possible with the alloy composition according to the invention to produce both grain-oriented (KO) and non-grain-oriented (NO) electrical tapes, depending on the specification.
  • the hot strip after a reheating annealing process (possibly in a decarburizing atmosphere) and thus adjust final thicknesses of up to 0.1 mm.
  • the annealing after cold rolling should be done at temperatures of 700 and 900 ° C for a maximum of 10 minutes or for KO electrical tapes for several hours in a comparable temperature window.
  • a decarburizing atmosphere is advantageous because it reduces the carbon content in the belt (mainly at the periphery). This leads to an improvement of the magnetic properties, since fewer defects occur in the material, which are caused for example by the carbon atoms.
  • the advantage of the proposed method is the fact that when using a horizontal strip casting Macroseiger Heidelberg and blowholes can be largely avoided due to very homogeneous cooling conditions in the horizontal strip casting. Since no casting powder is used in these plants, eliminates the G confusepulverproblematik also.
  • the strip casting process In terms of process technology, it is proposed for the strip casting process to achieve flow calming by using a follower electromagnetic brake which generates synchronously or with an optimum relative speed to the strip, which ensures that in the ideal case Speed of Schmelzenzulaufs is equal to the speed of the circulating conveyor belt.
  • the considered disadvantageous bending during solidification is avoided in that the underside of the casting tape receiving the melt is supported on a plurality of juxtaposed rollers.
  • the support is reinforced in such a way that in the region of the casting belt, a negative pressure is generated, so that the casting belt is pressed firmly on the rollers.
  • the Al-rich or Si-rich melt solidifies in an almost oxygen-free furnace atmosphere.
  • the Si-rich scale liquefies, which is also extremely difficult to remove. This can be avoided by a corresponding temperature-time guidance in the enclosure and the following process steps.
  • the length of the conveyor belt is selected so that at the end of the conveyor belt before its deflection, the Vorband is largely solidified.
  • a homogenization zone which is used for temperature compensation and possible stress relief.
  • Rolling from pre-strip to hot strip can be done either in-line or separately off-line.
  • the pre-strip Before off-line rolling, the pre-strip may be either directly hot-rolled or sliced into sheets after manufacture prior to cooling. The strip or sheet material is then reheated after eventual cooling and unwound for off-line rolling or reheated and rolled as a sheet.
  • a horizontal strip casting plant consisting of a circulating conveyor belt 2 and two deflection rollers 3, 3 '.
  • a side seal 4 which prevents the discontinued melt 5 can flow down to the right and left of the conveyor belt 2.
  • the melt 5 is transported by means of a pan 6 to the strip casting plant 1 and flows through an opening 7 provided in the bottom into a feed vessel 8.
  • This feed vessel 8 is designed as an overflow vessel.
  • a homogenization zone 10 at. This consists of a thermally insulated housing 11 and a roller table, not shown here.
  • the then following first stand 12 is formed either only as a pure drive unit, possibly with a small puncture or as a roll unit with a predetermined puncture.
  • a pair of scissors 20 is arranged between the end of the cooling section 17 and reel 19, 19 '.
  • This scissors 20 has the task of dividing the hot strip 18 transversely as soon as one of the two reels 19, 19 'is fully wound.
  • the beginning of the subsequent hot strip 18 is then passed to the second vacant reel 19, 19 '. This ensures that the tape tension is maintained over the entire tape length. This is particularly important in the production of thin hot strips.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroblechs aus einem Warmband.
  • Die Herstellung von Elektroblechen aus Warmbandstahl mit einer Zusammensetzung, die in die im Anspruch 1 angegebenen Bereiche fällt, ist beispielsweise aus der JP H 06 220583A sowie der JP H08 319539A und der JP S 56 38451 A bekannt.
  • Werkstoffe für Elektrobleche sind auch aus der DE 101 53 234 A1 oder DE 601 08 980 T2 bekannt. Sie bestehen meist aus einer Eisen-Silizium- oder Eisen-Silizium-AluminiumLegierung, wobei nach kornorientierten (KO) und nichtkornorientierten (NO) Elektroblechen unterschieden wird und diese für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden. Aluminium und Silicium werden insbesondere hinzugegeben, um die Magnetisierungsverluste möglichst gering zu halten.
  • Allgemein werden Werkstoffe, deren physikalische Eigenschaften von der Beanspruchungsrichtung abhängen, als anisotrop bezeichnet. Sind die Eigenschaften in allen Beanspruchungsrichtungen gleichwertig, spricht man von isotropen Werkstoffen. Die Anisotropie der magnetischen Eigenschaften von Elektroband beruht auf der Kristall-Anisotropie des Eisens. Eisen und seine Legierungen kristallisieren in einer kubischen Struktur. Die Würfelkantenrichtung ist dabei die am leichtesten magnetisierbare Richtung [100]. Die Richtung der Raumdiagonale [111] im Würfel ist die magnetisch ungünstigste Richtung.
  • Für Anwendungen im Elektromaschinenbau, bei denen der magnetische Fluss auf keine bestimmte Richtung festgelegt ist und deshalb gleich gute magnetische Eigenschaften in allen Richtungen verlangt werden, erzeugt man üblicherweise Elektroband mit möglichst isotropen Eigenschaften, welches als nichtkornorientiertes (NO-) Elektroband bezeichnet wird. Dieses wird schwerpunktmäßig in Generatoren, Elektromotoren, Schützen, Relais und Kleintransformatoren eingesetzt.
  • Die ideale Struktur (Gefügeaufbau) für ein nichtkornorientiertes Elektroband ist ein polykristallines Gefüge mit Korngrößen zwischen 20 µm und 200 µm, wobei die Kristallite regellos in der Blechebene mit der Fläche (100) ausgerichtet sind. In der Praxis sind jedoch die magnetischen Eigenschaften von realem nichtkornorientiertem Elektroband in der Blechebene in geringem Umfang von der Magnetisierungsrichtung abhängig. So betragen die Verlustunterschiede zwischen Längs- und Querrichtung nur max. 10 %. Die Ausprägung einer hinreichenden Isotropie der magnetischen Eigenschaften bei nichtkornorientiertem Elektroband wird wesentlich durch die Gestaltung des Fertigungsweges Warmumformung, Kaltumformung und Schlussglühung beeinflusst.
  • Für Verwendungszwecke, bei denen es auf einen besonders niedrigen Ummagnetisierungsverlust ankommt und besonders hohe Ansprüche an Permeabilität oder Polarisation gestellt werden, wie bei Leistungstransformatoren, Verteilungstransformatoren und höherwertigen Kleintransformatoren, erzeugt man Elektroband mit einheitlicher Orientierung der Kristallite (kristallografische Textur), das man als kornorientiertes (KO-) Elektroband bezeichnet. Die einheitliche Orientierung der Kristallite bewirkt ein stark anisotropes Verhalten des Elektrobandes. Bei kornorientiertem Elektroband wird hierzu durch die aufwendige Fertigung eine wirksame Kornwachstumsauslese durchgeführt. Seine Körner (Kristallite) zeigen mit einer geringen Fehlorientierung im schlussgeglühten Material eine nahezu ideale Textur, die nach ihrem Erfinder benannte Goss-Textur. Eine Würfelkante zeigt in Walzrichtung, eine Flächendiagonale zeigt quer zur Walzrichtung. Die Abweichung der Würfelkante zur Walzrichtung beträgt beim Standardmaterial üblicherweise bis 7° und beim hochpermeablen Material bis 3°. Die Größe der Körner beträgt mehrere Millimeter bis Zentimeter.
  • Nach dem bekannten Stand der Technik werden die magnetischen Eigenschaften beim Elektroband wesentlich durch einen hohen Reinheitsgrad, den Gehalt an Silizium und Aluminium (bis ca. 4 Massenanteile in %), geringe Mengen anderer Legierungselemente, wie z. B. Mangan, Schwefel und Stickstoff, sowie durch Warmwalz-, Kaltwalz- und Glühprozesse bestimmt. Die gängigen Blechdicken liegen im Bereich deutlich unter 1 mm, z. B. bei 0,18 oder 0,35 mm.
  • Während der nichtkornorientierte Werkstoff in der Blechebene möglichst isotrope magnetische Eigenschaften hat und demzufolge vorzugsweise für rotierende Maschinen Verwendung findet, wird beim kornorientierten Werkstoff durch mehrere aufeinander folgende Walz- und Glühbehandlungen eine Kornorientierung (Textur) erzeugt. Durch diese gezielt eingebrachte Anisotropie im Werkstoff verringern sich bei entsprechender Magnetisierungsrichtung die Ummagnetisierungsverluste und die relative Permeabilitätszahl steigt. Mit diesem texturierten Werkstoff kann man daher verglichen mit nichtkornorientierten Werkstoffen Transformatoren fertigen, die bei höherem Wirkungsgrad eine geringere Baugröße haben.
  • Der aus der DE 101 53 234 A1 bekannte Werkstoff für ein nichtkornorientiertes Elektroblech weist eine Legierungszusammensetzung mit C <0,02%, Mn ≤1,2%, Si 0,1 - 4,4% und Al 0,1 - 4,4% auf. Es werden verschiedene Herstellungsverfahren, wie z. B. Dünnbrammen- oder Dünnbandgießen beschrieben, mit denen ein Warmband erzeugt werden kann.
  • Nachteilig bei dem bekannten Werkstoff sind die mit jeweils max. 4,4% relativ niedrigen Si- und Al-Gehalte, mit denen bei vielen Anwendungsfällen die magnetische Permeabilität noch nicht ausreichend hoch und der Magnetisierungsverlust ausreichend niedrig ist, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Elektromaschinen und damit deren Wirtschaftlichkeit auswirkt. Mit steigendem Si- und Al-Gehalt, steigt der elektrische Widerstand des Stahls, Dadurch werden die induzierten Wirbelströme und damit auch die Kernverluste reduziert.
  • Ein Problem besteht darin, dass mit zunehmendem Gehalt an Si oberhalb der bekannten Grenzen, das Vergießen mit den bekannten Verfahren durch Makroseigerungen oder Biegungen des Stranges oder Bandes während der Erstarrung erschwert oder sogar unmöglich wird. Stahl mit Al-Gehalten >2% bildet während der Erstarrung an Luft ein Oxid (Al2O3), das extrem hart und spröde ist und somit ein Vergießen und eine Weiterverarbeitung unmöglich macht. Daher lässt sich der Stahl nur durch aufwändige Verfahrenstechniken wie z. B. Vakuum-Induktionsschmelzen der Basislegierung zu Blöcken, anschließendes Elektro-Schlacke-Umschmelzen zur Homogenisierung und Reinigung der Schmelze und abschließendes Umschmieden mit ggf. spanender Bearbeitung zu Blechen weiterverarbeiten. Ab 3,5% Si ist die Kaltformbarkeit aufgrund der Sprödigkeit (eingestellter Ordnungszustand) nicht mehr gegeben, während die Warmumformung bis zu 4% relativ unproblematisch ist. Da die Fertigbanddicke quadratisch mit den Wirbelstromverlusten einhergeht, ist eine dünne Enddicke anzustreben. Dieser Weg ist bei der konventionellen Route (Bramme, Dünnbrammengießen (CSP)) aufgrund der Sprödigkeit nur schwer zu realisieren. Bei endkonturnahen Gießverfahren, wie z. B. Dünnbandgießen mit entsprechend hohen Abkühlgeschwindigkeiten können kritische Ordnungszustände vermieden werden.
  • Weiterhin ist bei den bekannten Verfahren nachteilig, dass das Vorprodukt ein sehr grobes Korn aufweist und das Vergießen mit Gießpulver aufgrund des hohen Al-Gehaltes des ferritischen Stahles problematisch ist. Gießpulver lässt sich ab einem Al-Gehalt der Schmelze von mehr als ca. 2% nicht verwenden, da Aluminium mit dem im Gießpulver gebundenen Sauerstoff interagiert und sich damit Aluminiumoxide (siehe oben) bilden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroblechs anzugeben, mit dem im Vergleich zu bekannten Elektroblechen deutliche verbesserte magnetische Eigenschaften, insbesondere eine höhere magnetische Permeabilität, erreicht werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein verbessertes und kostengünstigeres Herstellungsverfahren für dieses Warmband anzugeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Elektrobleches aus einem Warmband weist ein Warmband mit folgender Legierungszusammensetzung in Gew.% auf:
    • C: 0,001 bis 0,08
    • Al: 4,8 bis 20
    • Si: 0,05 bis 5
    • B: bis zu 0,1
    • Zr: bis zu 0,1
    • Cr: 0,1 bis 4
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen mit der Maßgabe, dass bei Al-Gehalten von 4,8 bis 8 % der Si - Gehalt zwischen 2 und 5 %, bei Al - Gehalten von mehr als 8 bis 15 % der Si - Gehalt bis zu 4 % und bei mehr als 15 bis 20% Al der Si - Gehalt bis zu 2 % liegt.
  • Eine Zugabe von B und/oder Zr bis zur angegebenen Grenze kann vorteilhaft zur Verbesserung der Warmwalzeigenschaften beitragen, da die sich bildendenden Nitride (BN, ZrN) oder Karbide (ZrC) an die Korngrenzen anlagern und das Gleiten bei hohen Temperaturen (Warmwalztemperaturen) verbessern. Um einen Effekt zu erzielen, sollte der Mindestgehalt für B 0,001% und für Zr bei 0,05% betragen. Vorteilhaft ist außerdem, dass durch diese Zugaben die Heißrissanfälligkeit deutlich reduziert wird.
  • Durch eine Zugabe von Cr von mehr als 0,1% bis maximal 4% kann die Duktilität bei Raumtemperatur vorteilhaft verbessert werden ohne die magnetischen Eigenschaften wesentlich zu beeinflussen.
  • Das durch das Verfahren erzeugte Warmband mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung zeichnet sich durch deutlich verbesserte magnetische Eigenschaften, insbesondere durch eine deutlich höhere magnetische Permeabilität, aus, durch die der Einsatzbereich dieses Werkstoffs unter energetischen und wirtschaftlichen Aspekten deutlich vergrößert werden kann. Insbesondere der im Vergleich zu bekannten Elektroblechen deutlich auf max. 20% erhöhte Al-Gehalt bewirkt eine deutliche Erhöhung des elektrischen Widerstands und damit eine entsprechende Verringerung der Ummagnetisierungsverluste.
  • Da das Warmband bei Temperaturen oberhalb von 400°C weiterverarbeitet, z. B. gewalzt wird, werden hohe Anforderungen bezüglich eines Verzunderungsschutzes an das Material gestellt. Durch die außergewöhnlich hohen Gehalte an Al bzw. Si bildet sich auf der Oberfläche des erwärmten Bleches eine dichte Schicht aus Al2O3 oder SiO2 aus, die eine Verzunderung des Eisens im Stahl wirksam verringert bzw. sogar vollständig hemmt. Die Dicke der Schicht kann durch die Temperatur und die Zeitspanne der Glühung beeinflusst werden.
  • Mit zunehmender Temperatur und Zeitspanne der Glühung nimmt die Dicke der Schicht zu. Allerdings sollte diese Zunderschicht eine Dicke von 100 µm, besser 50µm, nicht überschreiten, damit die Schicht wegen der mit zunehmender Dicke ebenfalls zunehmenden Sprödigkeit, die Walzbarkeit durch abplatzenden Zunder nicht negativ beeinflusst.
  • Eine weitere Steigerung der magnetischen Permeabilität wird durch eine höhere Zugabe von Si ≥ 0,05% erreicht. Erfindungsgemäß erfolgt die Zugabe von Si in Abhängigkeit der AI-Gehalte. Bei Al-Gehalten von 4,8 bis 8%, muss der Si-Gehalt zwischen 2 und 5 %, bei Al-Gehalten von mehr als 8 bis 15% zwischen 0,05 und 4% und oberhalb von 15% Al bis zu 2% liegen, damit das Material warmwalzbar bleibt.
  • Zur qualitätssicheren und wirtschaftlichen Herstellung eines derartigen Warmbandes wird erfindungsgemäß ein Verfahren angewandt, bei dem die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 30 mm Dicke vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformungsgrad von mindestens 50% in Dicken von 0,9 bis 6,0 mm gewalzt wird. Vor dem Warmwalzen kann ein Glühprozess bei 800 bis 1200°C notwendig sein.
  • Für den einzuhaltenden Mindestumformgrad hat sich gezeigt, dass dieser mit steigendem Al-Gehalt ebenfalls erhöht werden sollte. So sind abhängig von der zu erreichenden Endbanddicke und vom Al-Gehalt Umformgrade von mehr als 50, 70 oder sogar mehr als 90% einzuhalten, um eine gemischte Struktur aus geordneten und ungeordneten Phasen zu erreichen. Der hohe Umformgrad ist auch notwendig, um die Gefügestruktur besonders bei Hoch-AI-Legierungen zu zerstören und damit die Körner zu verkleinern (Kornfeinung). Höhere Al-Gehalte erfordern deshalb entsprechend höhere Umformgrade.
  • Bei einer Dicke von beispielsweise 0,9 mm, lässt sich das Warmband auch vorteilhaft als Endprodukt in elektromagnetischen Anwendungsfeldern einsetzen. Um ein Band mit kornorientiertem Gefüge zu erhalten ist ein zusätzlicher Glühprozess notwendig, damit sich die Körner ausrichten können. Dieser Prozess, der eine Glühbehandlung zwischen 800 und 1200°C vorsieht, kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen und bis zu 30 Minuten andauern. Somit ist es möglich mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung je nach Vorgabe sowohl kornorientierte (KO) wie auch nicht kornorientierte (NO) Elektrobänder zu erzeugen.
  • Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Warmband nach einem wiedererwärmenden Glühprozess (ggf. in entkohlender Atmosphäre) kaltzuwalzen und damit Enddicken von bis zu 0,1 mm einzustellen. Das Glühen nach dem Kaltwalzen sollte bei Temperaturen von 700 und 900°C für maximal 10 Minuten erfolgen oder für KO-Elektrobänder mehrere Stunden in einem vergleichbaren Temperaturfenster.
  • Eine entkohlende Atmosphäre ist vorteilhaft, weil damit der Kohlenstoffgehalt in dem Band sinkt (hauptsächlich im Randbereich). Dies führt zu einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, da weniger Fehlstellen im Material auftreten, die beispielsweise durch die Kohlenstoffatome verursacht werden.
  • Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei Verwendung einer horizontalen Bandgießanlage Makroseigerungen und Lunker aufgrund sehr homogener Abkühlbedingungen in der horizontalen Bandgießanlage weitgehend vermieden werden können. Da bei diesen Anlagen kein Gießpulver verwendet wird, entfällt die Gießpulverproblematik ebenfalls.
  • Verfahrenstechnisch wird für den Bandgießprozess vorgeschlagen, die Strömungsberuhigung dadurch zu erreichen, dass eine synchron oder mit optimaler Relativgeschwindigkeit zum Band mitlaufendes Feld erzeugende mitlaufende elektromagnetische Bremse eingesetzt wird, die dafür sorgt, dass im Idealfall die Geschwindigkeit des Schmelzenzulaufs gleich der Geschwindigkeit des umlaufenden Förderbandes ist. Die als nachteilig angesehene Biegung während der Erstarrung wird dadurch vermieden, dass die Unterseite des die Schmelze aufnehmenden Gießbandes sich auf einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Rollen abstützt. Verstärkt wird die Abstützung in der Weise, dass im Bereich des Gießbandes ein Unterdruck erzeugt wird, so dass das Gießband fest auf die Rollen gedrückt wird. Zusätzlich erstarrt die Al-reiche bzw. Si-reiche Schmelze in einer fast Sauerstoff-freien Ofenatmosphäre. Bei konventionellen Routen oberhalb von 1250°C verflüssigt sich der Si-reiche Zunder (Fayalit), der darüber hinaus nur extrem schwer zu entfernen ist. Das kann durch eine entsprechende Temperatur-Zeit-Führung in der Einhausung und die folgenden Prozessschritte vermieden werden.
  • Um diese Bedingungen während der kritischen Phase der Erstarrung aufrecht zu erhalten, wird die Länge des Förderbandes so gewählt, dass am Ende des Förderbandes vor dessen Umlenkung das Vorband weitestgehend durcherstarrt ist.
  • Am Ende des Förderbandes schließt sich eine Homogenisierungszone an, die für einen Temperaturausgleich und möglichen Spannungsabbau genutzt wird.
  • Das Walzen von Vorband zu Warmband kann entweder in-line oder separat off-line erfolgen. Vor dem off-line-Walzen kann das Vorband nach der Herstellung vor dem Abkühlen entweder direkt warm gehaspelt oder zu Tafeln geschnitten werden. Das Band- oder Tafelmaterial wird dann nach einer eventuellen Abkühlung wiedererwärmt und für das off-line-Walzen abgewickelt bzw. als Tafel wiedererwärmt und gewalzt.
  • In der im Anhang gezeigten einzigen Figur ist schematisch ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf für die Bedingung Gießgeschwindigkeit = Walzgeschwindigkeit dargestellt.
  • Dem Warmwalzprozess vorgeschaltet ist das Gießverfahren mit einer horizontalen Bandgießanlage 1, bestehend aus einem umlaufenden Förderband 2 und zwei Umlenkrollen 3, 3'. Zu erkennen ist auch eine Seitenabdichtung 4, die verhindert, dass die aufgegebene Schmelze 5 rechts und links vom Förderband 2 herunterfließen kann. Die Schmelze 5 wird mittels einer Pfanne 6 an die Bandgießanlage 1 transportiert und fließt durch eine im Boden angebrachte Öffnung 7 in ein Zulaufgefäß 8. Dieses Zulaufgefäß 8 ist wie ein Überlaufgefäß ausgebildet.
  • Nicht dargestellt sind die Einrichtungen zur intensiven Kühlung der Unterseite des Obertrums des Förderbandes 2 sowie die vollständige Einhausung der Bandgießanlage 1 mit entsprechender Schutzgasatmosphäre.
  • Nach Aufgabe der Schmelze 5 auf das umlaufende Förderband 2 kommt es infolge der intensiven Kühlung zur Erstarrung und zur Bildung eines Vorbandes 9, das am Ende des Förderbandes 2 weitestgehend durcherstarrt ist.
  • Zum Temperaturausgleich und Spannungsabbau schließt sich an die Bandgießanlage 1 eine Homogenisierungszone 10 an. Diese besteht aus einer wärmegedämmten Einhausung 11 und einem hier nicht dargestellten Rollgang.
  • Das dann nachfolgende erste Gerüst 12 ist entweder nur als reines Treiberaggregat ggf. mit einem geringen Anstich oder als Walzenaggregat mit einem vorgegebenen Anstich ausgebildet.
  • Es folgt eine Zwischenerwärmung, vorteilhafterweise hier als induktive Erwärmung z. B. in Form einer Spule 13 ausgebildet. Die eigentliche Warmumformung findet in der nachfolgenden Gerüststaffel 14 statt, wobei die ersten drei Gerüste 15, 15', 15" die eigentliche Stichabnahme bewirken, während das letzte Gerüst 16 als Glättwalzwerk ausgebildet ist.
  • Nach dem letzten Stich folgt eine Kühlzone 17, in der das fertige Warmband bis auf Haspeltemperatur heruntergekühlt wird.
  • Zwischen Ende der Kühlstrecke 17 und Haspel 19, 19' ist eine Schere 20 angeordnet. Diese Schere 20 hat die Aufgabe, das Warmband 18 quer zu teilen, sobald einer der beiden Haspel 19, 19' vollgewickelt ist. Der Anfang des nachfolgenden Warmbandes 18 wird dann auf den zweiten frei gewordenen Haspel 19, 19' geleitet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Bandzug über die gesamte Bandlänge aufrecht erhalten bleibt. Dies ist insbesondere bei der Erzeugung dünner Warmbänder von Bedeutung.
  • Nicht dargestellt sind in der Figur die Anlagenteile zur Wiedererwärmung des Vorbandes 9 vor dem Warmwalzen und zum Kaltwalzen des Warmbandes. Bezugszeichenliste
    Nr. Bezeichnung
    1 Bandgießanlage
    2 Förderband
    3, 3' Umlenkrolle
    4 Seitenabdichtung
    5 Schmelze
    6 Pfanne
    7 Öffnung
    8 Zulaufgefäß
    9 Vorband
    10 Homogenisierungszone
    11 Einhausung
    12 erstes Gerüst
    13 Induktionsspule
    14 Gerüststaffel
    15, 15', 15" Walzgerüst
    16 Glättgerüst
    17 Kühlstrecke
    18 fertiges Warmband
    19, 19' Haspel
    20 Schere

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Elektroblechs aus einem Warmband bestehend aus folgender Legierungszusammensetzung in Gew.%:
    C: 0,001 bis 0,08
    Al: 4,8 bis 20
    Si: 0,05 bis 5
    B: bis zu 0,1
    Zr: bis zu 0,1
    Cr: 0,1 bis 4
    Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, mit der Maßgabe, dass bei Al - Gehalten von 4,8 bis 8 % der Si - Gehalt zwischen 2 und 5 %, bei Al - Gehalten von mehr als 8 bis 15 % der Si - Gehalt bis zu 4 % und bei mehr als 15 bis 20% Al der Si - Gehalt bis zu 2 % liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch folgende Legierungszusammensetzung in Gew.%:
    B: 0,001 bis zu 0,1 und/oder
    Zr: 0,05 bis zu 0,1
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, aufweisend wahlweise ein kornorientiertes (KO) oder nicht kornorientiertes Gefüge (NO).
  4. Verfahren zum Erzeugen eines Warmbandes nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem eine Schmelze zu einem Vorband vergossen und dieses anschließend zu einem Warmband gewalzt wird
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schmelze in einer horizontalen Bandgießanlage strömungsberuhigt und biegefrei zu einem Vorband im Bereich zwischen 6 und 30 mm vergossen und anschließend zu Warmband mit einem Umformgrad von mindestens 50 % gewalzt wird.
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