EP4202066A1 - Method for producing a grain-oriented electrical strip, cold-rolled steel strip and grain-oriented electrical strip - Google Patents

Method for producing a grain-oriented electrical strip, cold-rolled steel strip and grain-oriented electrical strip Download PDF

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EP4202066A1
EP4202066A1 EP22215186.2A EP22215186A EP4202066A1 EP 4202066 A1 EP4202066 A1 EP 4202066A1 EP 22215186 A EP22215186 A EP 22215186A EP 4202066 A1 EP4202066 A1 EP 4202066A1
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EP
European Patent Office
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steel strip
cold
mass
rolled steel
strip
Prior art date
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Pending
Application number
EP22215186.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Carsten Schepers
Dr. Christian Hecht
Alice Sandmann
Andreas Allwardt
Dr. Ludger Lahn
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
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Filing date
Publication date
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    • H01F1/18Magnets 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 in the form of sheets with insulating coating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical strip that is coated with a forsterite layer, and to a grain-oriented electrical strip with very good adhesion of a forsterite film formed on it.
  • Grain-oriented "electrical strip” is understood to mean steel strips produced by cold rolling, which are provided in a special way with a forsterite layer and optionally with at least one layer additionally applied to the forsterite layer.
  • the cold-rolled steel strip of a grain-oriented electrical strip is also referred to below as “steel substrate” or “steel material”.
  • grain-oriented electrical steels of the type in question are 0.10-0.35 mm thick.
  • the cold-rolled steel substrate of grain-oriented electrical steels of the type according to the invention typically consists of, in % by mass, 2.5-4.0% silicon (“Si”), ⁇ 0.30% manganese (“Mn”), ⁇ 0.50% Copper (“Cu”), ⁇ 0.065% aluminum (“Al”), ⁇ 0.1% nitrogen (“N”) and optionally one or more elements from the group “chromium (“Cr”), nickel (“Ni”), molybdenum (“Mo”), phosphorus (“P”), arsenic (“As”), sulfur (“S”), tin (“Sn”), selenium (“Se”), antimony (“Sb “), tellurium (“Te”), boron (“B”) or bismuth (“Bi”)” with the proviso that the contents of the elements of this group are ⁇ 0.2%, the remainder being iron and unavoidable impurities
  • Si silicon
  • Mn manganese
  • Cu Copper
  • Al aluminum
  • N ⁇ 0.1% nitrogen
  • N ⁇ 0.1% nitrogen
  • This steel contains (in mass %) 2.5 to less than 4.0% Si, 0.03 to less than 0.15% Mn, 0.03 to less than 0.5% Sn, 0.02 to less 0.3% Cu and the balance Fe and unavoidable impurities, the %Cu/%Sn ratio of the %Cu content of Cu to the %Sn content of Sn being in the range of 0.5 - 1.
  • a forsterite layer is built up on the respective electrical steel sheet in conventional production methods by subjecting a steel strip cold-rolled to its final thickness, which is composed within the framework of the general alloy specification given above, to a first annealing in order to bring about primary recrystallization and decarburization of the steel substrate and the Surface of the substrate to oxidize targeted.
  • the surface of the electrical strip treated in this way is then typically coated with a solution containing magnesium oxide (“MgO”) and suitable additives as a protection against adhesion. After the MgO coating has dried, the electrical steel is wound into a coil and annealed again in the coil to create a To bring about secondary recrystallization and subsequent cleaning of the steel from precipitate-forming elements.
  • MgO magnesium oxide
  • the anti-adhesive layer which consists essentially of MgO, reacts with the oxides present on the surface of the steel substrate, which mainly consist of silicon oxide, and thus forms the desired forsterite layer ("Mg2SiO4"), which also referred to as "glass film".
  • This layer of forsterite merges into the steel substrate with roots, which ensures its adhesion to the steel substrate.
  • the forsterite layer can in a further step, such as from the DE 22 47 269 C3 is known, a solution based on magnesium phosphate or aluminum phosphate or mixtures of both with various additives such as chromium compounds and Si oxide are applied and baked at temperatures above 350 °C.
  • the layer system formed in this way on the electrical strip forms an insulating layer which transfers tensile stresses to the steel material, which have a favorable effect on the electromagnetic properties of the electrical strip or sheet.
  • the high-temperature annealing step that forms the forsterite layer typically takes 6-7 days and requires significant energy input.
  • the task was to develop a process that reliably enables the production of grain-oriented electrical steel strips with an optimally developed forsterite layer that adheres to the steel substrate of the respective electrical steel strip.
  • a cold-rolled steel strip should be mentioned that is suitable for the production of a grain-oriented electrical steel sheet in which the forsterite layer adheres particularly well to the steel substrate.
  • a grain-oriented electrical strip should be specified in which the forsterite layer adheres optimally firmly to the steel substrate of the electrical strip.
  • the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are completed in the production of grain-oriented electrical strips with an optimally adhering forsterite layer.
  • a grain-oriented electrical steel sheet that achieves the above-specified object according to the invention and is produced by the method according to the invention has at least the features specified in claim 3 .
  • the invention is based on the finding that the formation of an optimally adhering Forster film on the steel substrate of a grain-oriented electrical strip according to the invention can be ensured beyond the procedure known from the prior art by three measures that are already required during the production of the cold-rolled steel strip , which forms the steel substrate of the electrical strip according to the invention and is then covered with the forsterite layer.
  • the invention makes use of the fact that there is an accumulation of Si in the outer surface layers that adjoin the surfaces of a cold-rolled steel strip processed according to the invention, since the steel strip and the preliminary products from which it was produced not only hot-rolled but also annealed. This is accompanied by oxidation, in particular of the edge region of the steel strip close to the surface, with Si already oxidizing at temperatures which are lower than the temperatures at which oxidation of iron (“Fe”) occurs. These Si enrichments contribute to the formation of the forsterite layer and its connection to the steel substrate.
  • the invention provides that during the decarburizing annealing, which is carried out in the usual way, in which the cold-rolled steel strip is heated in an annealing atmosphere consisting of (in vol. %) 40-90% H 2, , remainder N 2 in particular 50-80% H 2 , remainder N 2 , is heated at an annealing temperature of 900-1200 K, in particular 1100-1200 K, the cold-rolled steel strip being heated to the annealing temperature in the temperature range of 300-1000 K with a Heating rate dR is heated, which is more than 40 Kls in particular more than 50 K / s.
  • the maximum set heating rates are up to 1000 K/s.
  • the decarburizing annealing can be combined with a recrystallizing annealing in a manner known per se, it being possible for the decarburizing and the recrystallizing annealing to be carried out in one go.
  • the decarburizing annealing and the recrystallizing annealing optionally carried out in combination therewith, optionally simultaneously taking place, are carried out continuously through a continuous furnace.
  • the heating of the material during cold rolling results in a near-surface enrichment of Si.
  • the goal of rapid heating during decarburization annealing is then not to change or destroy this layer containing the Si enrichments.
  • the alloy of the steel strip which forms the basis of a grain-oriented electrical strip according to the invention, is additionally optimized.
  • the invention provides, on the one hand, that in the standard base alloy of the steel strip, which is known per se, contents of 0.01-0.50% copper ("Cu") or 0.003-0.1% tin ("Sn") are preferred Concentrations of 0.01 - 0.50% copper (“Cu”) and 0.003 - 0.1% tin ("Sn”) are present.
  • the presence of copper and/or tin not only refines the secondary recrystallization grains, but also promotes the formation of the forsterite layer.
  • the presence of both Cu and Sn in the specified contents is particularly favorable for an optimized connection of the forsterite layer to the steel substrate, with the steel substrate requiring a Cu content that is significantly higher than the content of Sn in the steel substrate.
  • the invention stipulates that the %Cu content of Cu must be more than three times greater than the tin content, with particularly good effects being achieved by the presence of Cu and Sn if the mass ratio %Cu/%Sn of the %Cu content of Cu and the %Sn content of Sn of the steel strip applies: %Cu/%Sn > 4.
  • the Cu content is limited to a maximum of 0.5% by mass, in particular at most 0.3% by mass, in order to avoid negative effects on the magnetic properties of a grain-oriented electrical strip according to the invention. It has proven to be particularly practical if the base alloy of the steel strip contains at least 0.05% by weight Cu. Likewise, at least 0.003% by mass, in particular at least 0.005% by mass, of Sn is required in order to achieve the effects used according to the invention. At the same time, the content of Sn is limited to at most 0.1% by mass, in particular at most 0.08% by mass, in order to ensure good workability of the steel strip when it is produced.
  • the setting of the contents of Cu and Sn which is set in relation to a preferred embodiment, also serves to To protect the Si-enriched layer formed by cold rolling from being altered. If the Cu content is lower in relation to the Sn content, there would be a risk that Sn would displace Si as a surface-sensitive element, so that only limited amounts of Si would be available on the surface of the steel strip for the formation and bonding of the forsterite layer.
  • step e the combination of measures according to the invention in the production of the cold-rolled steel strip, on which the MgO layer is then applied and the forsterite layer is formed in the subsequent high-temperature annealing (step e) of the method according to the invention), enables an optimized adhesive strength of the forsterite layer to be reliably achieved .
  • the powder applied to the cold-rolled steel strip to produce the forsterite layer consists of at least 90% by mass of MgO and can contain up to 10% by mass of additives in a manner known per se.
  • additives can be, for example, titanium oxide, ammonium chloride or antimony chloride, the addition of which controls the density of the subsequent forsterite layer and the gas exchange between the annealing atmosphere during high-temperature annealing and the metal.
  • the annealing of the steel strip, which is finally completed in step e), during which the forsterite layer (Mg2SiO4) forms, can also be carried out in a manner known per se.
  • the cold-rolled steel strip obtained after step d) and coated with the anti-tack layer formed from the MgO powder can be wound into a coil and kept in a hood furnace for 10-200 hours at a temperature of 1000-1600 K under an atmosphere that consists of at least 50% H 2 consists.
  • the invention also proposes a criterion that enables a precise assessment of the suitability of a 0.10-0.35 mm thick cold-rolled steel strip, provided in the decarburized annealed state, for the production of a grain-oriented electrical strip that has a forsterite layer that adheres optimally to the cold-rolled steel strip .
  • Such a cold-rolled steel strip which is suitable according to the invention for use in the production of grain-oriented electrical strip consists in a conventional manner of, in % by mass, 2.5-4.0% Si, ⁇ 0.30% Mn, ⁇ 0.50% Cu , ⁇ 0.1% Sn, ⁇ 0.065% Al, ⁇ 0.1% N and optionally one or more elements from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi" with the proviso that the contents of the elements of this group are ⁇ 0.2%, the remainder being iron and unavoidable impurities, the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn.
  • the cold-rolled steel strip intended for use according to the invention for the production of a grain-oriented electrical strip has an Sn content of at least 0.003% by mass or a Cu content of at least 0.01% by mass, preferably a Sn -Content of at least 0.003% by mass and a Cu content of at least 0.01% by mass, provided here also preferred for the mass ratio %Cu/% formed from the %Cu content of Cu and the %Sn content of Sn Sn is %Cu/%Sn>3.
  • the configurations of the Cu and Sn contents which have already been explained above in connection with the method according to the invention have proven to be particularly practical.
  • a steel strip obtained as an intermediate product in the production of a grain-oriented electrical strip after decarburizing annealing is suitable for the reliable production of a grain-oriented electrical strip in which particularly good adhesion of the forsterite layer formed on it is guaranteed if it is in a ToF -SIMS examination, in which the surface of the respective steel strip is bombarded with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions, the following condition 1 is met: Condition 1: The curve of the quotient "Si on” formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs". Cs bound” / "Si not bound to Cs" shows exactly a local maximum in the depth profile of 0.5 - 3.0 ⁇ m.
  • condition 1 defined by the invention also opens up the possibility of using a measurement to precisely predict whether a steel strip produced in any other way, which has a composition typical of grain-oriented electrical strips and is intended for coating with the MgO layer, the potential for the development of an optimally adhering forsterite layer.
  • the invention is based on the knowledge that by time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (English “Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry", short “ToF-SIMS"), in which the surface to be examined of the intermediate product present after the decarburizing annealing with Cs Ions are bombarded with an acceleration voltage of 2keV and for analysis with Bi+ ions with an acceleration voltage of 25keV, the adhesive strength of the forsterite layer produced in further work steps on the steel strip provided in each case can be predicted.
  • This prediction is based on an evaluation of the proportion of the element Si on the examined surface of the steel substrate which is bound with the element Cs in relation to the proportion of the element Si which is not bound with Cs.
  • the "proportion of the element Si which is not bonded to Cs" is understood to mean only atomic Si, ie Si which is not bonded to other atoms such as Cs, O etc., but is completely unbound.
  • ToF-SIMS is an analytical method for the chemical characterization of surfaces. It is based on the time-resolved detection of secondary ions, which escape from the surface under investigation by bombardment with high-energy primary ions (e.g. Bi) are generated. These primary ions, directed at the surface to be examined in a short ion pulse, penetrate the upper atomic layers of the surface and release so-called "secondary ions" from it. The kinetic energy of the primary ions is transferred to the released secondary ions, so that the secondary ions are accelerated and run through a drift path until they hit a detector system that records the intensity of the secondary ions as a function of the flight time with high time resolution.
  • primary ions e.g. Bi
  • the material to be examined is bombarded with sputter ions (e.g. Cs) in addition to the primary ions, so that material is continuously removed.
  • sputter ions e.g. Cs
  • the depth-resolved degree of affinity for this binding is the basis of the invention.
  • the steel substrate of a grain-oriented electrical strip according to the invention that is produced in this way typically consists of a steel produced above in connection with the step a) of the method according to the invention.
  • the use of the method according to the invention reliably results in electrical steel strips whose forsterite film satisfies requirements A and B in an examination carried out in the manner indicated above.
  • samples P1 - P6 were divided from seven cold-rolled steel strips originating from the normal manufacturing process.
  • the production of the cold-rolled steel strips, from which the samples P1 - P6 originated, was carried out in a conventional manner in that seven steels, the composition of which is given in Table 1, were melted and cast and rolled to form hot strips.
  • the components of the alloy of the steels of the samples P1 - P6 not specified in Table 1 are to be assigned to the unavoidable impurities, the individual contents and total content of which are so severely limited according to the standard that they have no influence on the properties of the grain-oriented electrical steel sheets produced from the samples P1 - P6 have.
  • the hot strips were cold-rolled in 5 cold-rolling passes to form cold-rolled steel strip.
  • the respective last stage of cold rolling was carried out in such a way that the cold-rolled strips were heated to a temperature T aging by the forming work carried out in the course of this forming stage.
  • the associated degree of deformation ⁇ U and the temperature T aging are given in Table 2 for samples P1-P6.
  • the cold-rolled steel strips thus obtained then passed through an annealing furnace in which they were heated under an annealing atmosphere consisting of 60% by volume H2 and 40% by volume N2 at a heating rate dR to an annealing temperature TG, at which they annealing time tG have been held in order to anneal them recrystallizing and decarburizing.
  • the heating rate dR, the annealing temperature TG and the annealing time tG are also given in Table 2 for the samples P1 - P6.
  • samples P1 - P6 examined in this way were then coated with an aqueous MgO suspension, the thickness of which was adjusted by means of squeezing rollers.
  • the MgO powder used consisted of 94% by mass MgO and 6% by mass TiO 2 .
  • the samples coated in this way were subjected to high-temperature annealing, during which they were kept in a top hat furnace for a period of 24 h at a temperature of 1450 K under a dry atmosphere of pure hydrogen.
  • the strength of the adhesion of the forsterite layer on the initially provided, cold-rolled steel substrate was determined on the samples P1 - P6 produced and tested in the manner explained above.
  • a sample was clamped in a cone mandrel bending device. The sample was bent 180° around a cone mandrel ranging continuously from a bending radius of 5 mm (cone apex) to 30 mm (cone base). After removal, the bending radius from which the coating flaked off was checked. The smaller this bending radius, the better the adhesion.

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Erzeugung von kornorientiertem Elektroband mit optimal haftendem Forsteritfilm vor. Hierzu wird a) ein 1 - 3 mm dickes warmgewalztes Stahlbands aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,1% Sn, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,0150 % N, ≤ 0,10 % C sowie optional mindestens einem Element aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B, Bi" in Gehalten von jeweils ≤ 0,2 %, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei das Stahlband mindestens 0,01 Masse-% Cu oder mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält, b) zu einem kaltgewalzten Stahlband kaltgewalzt, wobei der über den letzten Stich des Kaltwalzens der Umformgrad so eingestellt wird, dass das kaltgewalzte Stahlband auf eine Materialtemperatur T<sub>aging</sub> von 340 K < T<sub>aging</sub> < 675 K erwärmt wird. Das kaltgewalzte Stahlband wird c) unter einer Glühatmosphäre aus 40 - 90% Vol.-H<sub>2</sub>, Rest N<sub>2</sub>, bei 900 - 1200 K geglüht, wobei die Erwärmung auf die Glühtemperatur im Temperaturbereich von 300 - 1000 K mit > 40 Kls erfolgt. Auf einer der Oberflächen des kaltgewalzten Stahlbands wird d) a eine Klebschutzschicht aus einem MgO-Pulver gebildet, das aus MgO-Partikeln und optional bis zu 10 Masse-% Additiven besteht. Durch ein Glühen wird e) aus der im Arbeitsschritt d) aufgetragenen Klebschutzschicht eine Forsteritschicht (Mg2SiO4) gebildet. Die Erfindung nennt zusätzlich ein Kriterium zur Bestimmung eines für die Herstellung von kornorientiertem Elektroblech mit einer besonders gut auf seinem Stahlsubstrat haftenden Forsteritschicht geeigneten kaltgewalzten Stahlbands sowie Kriterien zur Bestimmung von kornorientiertem Elektroband mit optimal fest haftender Forsteritschicht.The invention proposes a method for producing grain-oriented electrical steel with an optimally adhering forsterite film. For this purpose, a) a 1 - 3 mm thick hot-rolled steel strip made of, in % by mass, 2.5 - 4.0% Si, ≤ 0.30% Mn, ≤ 0.50% Cu, ≤ 0.1% Sn, ≤ 0.065% Al, ≤ 0.0150% N, ≤ 0.10% C and optionally at least one element from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B, Bi" in Content of ≤ 0.2% each, remainder iron and unavoidable impurities, the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn, b) cold-rolled to form a cold-rolled steel strip, with the over the last pass of the cold rolling, the degree of deformation is adjusted in such a way that the cold-rolled steel strip is heated to a material temperature T<sub>aging</sub> of 340 K < T<sub>aging</sub> < 675 K. The cold-rolled steel strip is c) annealed under an annealing atmosphere of 40-90% vol Annealing temperature in the temperature range of 300 - 1000 K with > 40 Kls. On one of the surfaces of the cold-rolled steel strip, d) an anti-adhesive layer is formed from an MgO powder, which consists of MgO particles and optionally up to 10% by mass of additives. A forsterite layer (Mg2SiO4) is formed from the anti-adhesive layer applied in step d) by annealing. The invention also specifies a criterion for determining a cold-rolled steel strip that is suitable for the production of grain-oriented electrical steel with a forsterite layer that adheres particularly well to its steel substrate, and criteria for determining grain-oriented electrical steel with a forsterite layer that adheres particularly well.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, sowie ein kornorientiertes Elektroband mit sehr guter Haftfestigkeit eines auf ihm gebildeten Forsteritfilms.The invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical strip that is coated with a forsterite layer, and to a grain-oriented electrical strip with very good adhesion of a forsterite film formed on it.

Als kornorientiertes "Elektroband" werden durch Kaltwalzen erzeugte Stahlbänder verstanden, die in spezieller Weise mit einer Forsteritschicht und optional mit mindestens einer zusätzlich auf der Forsteritschicht aufgetragenen Schicht versehen sind. Das kaltgewalzte Stahlband eines kornorientierten Elektrobands wird im Folgenden auch als "Stahlsubstrat" oder "Stahlmaterial" bezeichnet.Grain-oriented "electrical strip" is understood to mean steel strips produced by cold rolling, which are provided in a special way with a forsterite layer and optionally with at least one layer additionally applied to the forsterite layer. The cold-rolled steel strip of a grain-oriented electrical strip is also referred to below as "steel substrate" or "steel material".

Aufgrund ihrer besonderen elektromagnetischen Eigenschaften sind kornorientierte Elektrobänder für Anwendungen in der Elektrotechnik geeignet, bei denen höchste Anforderungen an den Wirkungsgrad gestellt werden. Dabei versteht es sich von selbst, dass dann, wenn nachfolgend von "Elektroband" die Rede ist, damit in gleicherweise "Elektrobleche" oder "Platinen", gemeint sind, die von einem solchen Elektroband abgeteilt sein können oder Breiten- oder Längenerstreckungen aufweisen, die von den für Elektrobänder typischen Abmessungen abweichen.Due to their special electromagnetic properties, grain-oriented electrical steels are suitable for applications in electrical engineering where the highest demands are placed on efficiency. It goes without saying that when "electrical steel" is mentioned below, "electrical steel" or "plates" are meant in the same way, which can be separated from such an electrical steel or have widths or lengths that deviate from the dimensions typical for electrical steel.

Typischerweise sind kornorientierte Elektrobänder der hier in Rede stehenden Art 0,10 - 0,35 mm dick.Typically, grain-oriented electrical steels of the type in question are 0.10-0.35 mm thick.

Das kaltgewalzte Stahlsubstrat von kornorientierten Elektrobändern der erfindungsgemäßen Art besteht typischerweise aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Silizium ("Si"), ≤ 0,30 % Mangan ("Mn"), ≤ 0,50 % Kupfer ("Cu"), ≤ 0,065 % Aluminium ("Al"), ≤ 0,1% Stickstoff ("N") sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Chrom ("Cr"), Nickel ("Ni"), Molybdän ("Mo"), Phosphor ("P"), Arsen ("As"), Schwefel ("S"), Zinn ("Sn"), Selen ("Se"), Antimon ("Sb"), Tellur ("Te"), Bor ("B") oder Bismut ("Bi")" mit der Maßgabe, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen Ein Beispiel für eine Stahllegierung, die zur Herstellung von kornorientierten Elektrobändern mit niedrigem Ummagnetisierungsverlust und hoher magnetischer Flussdichte bestimmt ist, ist aus der DE 32 29 295 C2 bekannt. Dieser Stahl enthält (in Masse-%) 2,5 bis weniger als 4,0 % Si, 0,03 bis weniger als 0,15 % Mn, 0,03 bis weniger als 0,5 % Sn, 0,02 bis weniger als 0,3 % Cu und als Rest Fe und unvermeidliche Verunreinigungen, wobei das Verhältnis %Cu/%Sn des Gehalts %Cu an Cu zum Gehalt %Sn an Sn im Bereich von 0,5 - 1 liegt.The cold-rolled steel substrate of grain-oriented electrical steels of the type according to the invention typically consists of, in % by mass, 2.5-4.0% silicon ("Si"), ≤ 0.30% manganese ("Mn"), ≤ 0.50% Copper ("Cu"), ≤ 0.065% aluminum ("Al"), ≤ 0.1% nitrogen ("N") and optionally one or more elements from the group "chromium ("Cr"), nickel ("Ni"), molybdenum ("Mo"), phosphorus ("P"), arsenic ("As"), sulfur ("S"), tin ("Sn"), selenium ("Se"), antimony ("Sb "), tellurium ("Te"), boron ("B") or bismuth ("Bi")" with the proviso that the contents of the elements of this group are ≤ 0.2%, the remainder being iron and unavoidable impurities Ein An example of a steel alloy intended for the production of grain-oriented electrical strips with low core loss and high magnetic flux density is from DE 32 29 295 C2 known. This steel contains (in mass %) 2.5 to less than 4.0% Si, 0.03 to less than 0.15% Mn, 0.03 to less than 0.5% Sn, 0.02 to less 0.3% Cu and the balance Fe and unavoidable impurities, the %Cu/%Sn ratio of the %Cu content of Cu to the %Sn content of Sn being in the range of 0.5 - 1.

Wie im Einzelnen beispielsweise im Merkblatt 401 "Elektroband und -blech", Ausgabe 2005, herausgegeben vom Stahl-Informations-Zentrum, 40039 Düsseldorf, Deutschland, oder der WO 03/000951 A1 beschrieben, geschieht bei konventioneller Fertigungsweise der Aufbau einer Forsteritschicht auf dem jeweiligen Elektroblech, indem ein auf Enddicke kaltgewalztes Stahlband, das im Rahmen der voranstehend angegebenen allgemeinen Legierungsvorschrift zusammengesetzt ist, einer ersten Glühung unterzogen wird, um eine Primärrekristallisation und Entkohlung des Stahlsubstrats zu bewirken und die Oberfläche des Substrats gezielt zu oxidieren. Anschließend wird die so behandelte Oberfläche des Elektrobands typischerweise mit einer Magnesiumoxid ("MgO") und geeigneten Additiven enthaltenden Lösung als Klebschutz beschichtet. Nach dem Trocknen der MgO-Beschichtung wird das Elektroband zu einem Coil gewickelt und im Coil erneut geglüht, um eine Sekundärrekristallisation und anschließende Reinigung des Stahls von ausscheidungsbildenden Elementen zu bewirken.As in detail, for example, in leaflet 401 "Electrical steel and sheet metal", 2005 edition, published by Stahl-Informations-Zentrum, 40039 Düsseldorf, Germany, or the WO 03/000951 A1 described, a forsterite layer is built up on the respective electrical steel sheet in conventional production methods by subjecting a steel strip cold-rolled to its final thickness, which is composed within the framework of the general alloy specification given above, to a first annealing in order to bring about primary recrystallization and decarburization of the steel substrate and the Surface of the substrate to oxidize targeted. The surface of the electrical strip treated in this way is then typically coated with a solution containing magnesium oxide (“MgO”) and suitable additives as a protection against adhesion. After the MgO coating has dried, the electrical steel is wound into a coil and annealed again in the coil to create a To bring about secondary recrystallization and subsequent cleaning of the steel from precipitate-forming elements.

Während dieses typischerweise bei 1100 °C bis 1300 °C ablaufenden Hochtemperatur-Glühschrittes reagiert die im Wesentlichen aus MgO bestehende Klebschutzschicht mit den an der Oberfläche des Stahlsubstrats vorhandenen, überwiegend aus Siliziumoxid bestehenden Oxiden und bildet so die gewünschte Forsteritschicht ("Mg2SiO4"), die auch als "Glasfilm" bezeichnet wird. Diese Forsteritschicht geht mit Verwurzelungen in das Stahlsubstrat über, wodurch ihre Haftung auf dem Stahlsubstrat gewährleistet ist.During this high-temperature annealing step, which typically takes place at 1100 °C to 1300 °C, the anti-adhesive layer, which consists essentially of MgO, reacts with the oxides present on the surface of the steel substrate, which mainly consist of silicon oxide, and thus forms the desired forsterite layer ("Mg2SiO4"), which also referred to as "glass film". This layer of forsterite merges into the steel substrate with roots, which ensures its adhesion to the steel substrate.

Auf die Forsteritschicht kann in einem weiteren Verfahrensschritt, wie beispielsweise aus der DE 22 47 269 C3 bekannt ist, eine Lösung auf der Basis von Magnesiumphosphat oder Aluminiumphosphat oder Mischungen von beiden mit verschiedenen Zusätzen wie beispielsweise Chromverbindungen und Si-Oxid aufgebracht und bei Temperaturen oberhalb 350 °C eingebrannt werden. Das so auf dem Elektroband gebildete Schichtsystem bildet eine Isolationsschicht, welche Zugspannungen auf das Stahlmaterial überträgt, die sich günstig auf die elektromagnetischen Eigenschaften des Elektrobands oder -blechs auswirken.On the forsterite layer can in a further step, such as from the DE 22 47 269 C3 is known, a solution based on magnesium phosphate or aluminum phosphate or mixtures of both with various additives such as chromium compounds and Si oxide are applied and baked at temperatures above 350 °C. The layer system formed in this way on the electrical strip forms an insulating layer which transfers tensile stresses to the steel material, which have a favorable effect on the electromagnetic properties of the electrical strip or sheet.

Damit diese Zugspannungen unter rauen Einsatzbedingungen über eine lange Einsatzdauer sicher übertragen werden, muss eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Forsteritschicht auf dem kaltgewalzten Stahlmaterial des Elektrobands gewährleistet sein. So muss sichergestellt sein, dass die Forsteritschicht auch dann fest auf dem Stahlsubstrat haftet, wenn das mit ihr beschichtete Elektroband zu einem Coil gewickelt wird oder von ihm Platinen oder andere Blechteile abgeteilt werden, die für die Weiterverarbeitung benötigt werden.In order for these tensile stresses to be safely transmitted over a long period of use under harsh operating conditions, excellent adhesion of the forsterite layer on the cold-rolled steel material of the electrical strip must be guaranteed. It must be ensured that the forsterite layer also adheres firmly to the steel substrate when the electrical steel coated with it is wound into a coil or blanks or other sheet metal parts that are required for further processing are cut from it.

Der Hochtemperatur-Glühschritt, bei dem die Forsteritschicht gebildet wird, dauert üblicherweise 6 - 7 Tage und erfordert einen erheblichen Energieeinsatz.The high-temperature annealing step that forms the forsterite layer typically takes 6-7 days and requires significant energy input.

Erst nach Ablauf dieser langen Glühdauer kann bei konventioneller Fertigungsweise festgestellt werden, ob sich die Forsteritschicht ordnungsgemäß ausgebildet hat oder ob sie nur unzureichend auf dem Stahlsubstrat haftet. Eingriffe in den Produktionsprozess zur Beseitigung einer fehlerhaften Ausprägung der Forsteritschicht können daher erst mit erheblicher Verzögerung vorgenommen werden. Da während dieser Zeit die Produktion weiter läuft, kann es dazu kommen, dass größere Mengen ebenfalls fehlerbehafteter Elektrobänder produziert werden, bis die Ursache für den Fehler behoben ist.With conventional production methods, it is only after this long annealing period that it can be determined whether the forsterite layer has formed properly or whether it is not sufficiently adhering to the steel substrate. Interventions in the production process to eliminate a faulty formation of the forsterite layer can therefore only be made with a considerable delay. Since production continues during this time, it is possible that larger quantities of defective electrical steel are produced until the cause of the defect has been rectified.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, welches zuverlässig die Produktion von kornorientierten Elektrobändern mit optimal ausgebildeter und auf dem Stahlsubstrat des jeweiligen Elektrobands haftender Forsteritschicht ermöglicht.Against this background, the task was to develop a process that reliably enables the production of grain-oriented electrical steel strips with an optimally developed forsterite layer that adheres to the steel substrate of the respective electrical steel strip.

Darüber hinaus sollte ein kaltgewalztes Stahlband genannt werden, das sich für die Herstellung eines kornorientierten Elektroblechs eignet, bei dem die Forsteritschicht besonders gut auf dem Stahlsubstrat haftet.In addition, a cold-rolled steel strip should be mentioned that is suitable for the production of a grain-oriented electrical steel sheet in which the forsterite layer adheres particularly well to the steel substrate.

Schließlich sollte ein kornorientiertes Elektroband angegeben werden, bei dem die Forsteritschicht optimal fest auf dem Stahlsubstrat des Elektrobands haftet.Finally, a grain-oriented electrical strip should be specified in which the forsterite layer adheres optimally firmly to the steel substrate of the electrical strip.

In Bezug auf das Verfahren hat die Erfindung diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Herstellung von kornorientierten Elektrobändern mit optimal haftender Forsteritschicht mindestens die in Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritte absolviert werden. Dabei versteht es sich von selbst, dass ein Fachmann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner hier erläuterten Ausbaumöglichkeiten diejenigen vorliegend nicht explizit erwähnten Arbeitsschritte ergänzt, von denen er aufgrund seiner praktischen Erfahrung weiß, dass sie bei der Durchführung solcher Verfahren regelmäßig angewendet werden.With regard to the method, the invention has achieved this object in that at least the work steps specified in claim 1 are completed in the production of grain-oriented electrical strips with an optimally adhering forsterite layer. It goes without saying that when carrying out the method according to the invention and its expansion options explained here, a person skilled in the art adds those work steps not explicitly mentioned here that he knows from practical experience that they are regularly used when carrying out such methods.

Ein die voranstehend angegebene Aufgabe erfindungsgemäß lösendes kornorientiertes Elektroblech, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, weist mindestens die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale auf.A grain-oriented electrical steel sheet that achieves the above-specified object according to the invention and is produced by the method according to the invention has at least the features specified in claim 3 .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and, like the general inventive concept, are explained in detail below.

So umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, mindestens folgende Arbeitsschritte:

  1. a) Bereitstellen eines 1 - 3 mm dicken warmgewalzten Stahlbands, welches aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤- 0,1% Sn, ≤ 0,065 % AI, ≤ 0,0150 % N, ≤ 0,10 % C sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi", Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen mit der Maßgabe besteht, dass die Gehalte der optional vorhandenen Elemente der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi" jeweils ≤ 0,2 % betragen, wobei das Stahlband mindestens 0,01 Masse-% Cu oder mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält;
  2. b) Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlbands zu einem kaltgewalzten Stahlband in mehreren Stichen, wobei der über den letzten Stich des Kaltwalzens eingestellte Umformgrad so eingestellt wird, dass das kaltgewalzte Stahlband in Folge seiner über den letzten Walzstich eintretenden Erwärmung auf eine Materialtemperatur Taging erwärmt wird, für die gilt 340 K < Taging < 675 K;
  3. c) entkohlendes Glühen des erhaltenen kaltgewalzten Stahlbands unter einer Glühatmosphäre, die aus (in Vol.-%) 40 - 90% H2, Rest N2, besteht, bei einer Glühtemperatur von 900 K bis 1200 K, wobei das kaltgewalzte Stahlband bei der Erwärmung auf die Glühtemperatur im Temperaturbereich von 300 - 1000 K mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit dR erwärmt wird, die mehr als 40 Kls beträgt;
  4. d) Auftragen einer Klebschutzschicht auf mindestens eine der Oberflächen des kaltgewalzten Stahlbands, wobei die Klebschutzschicht aus einem MgO-Pulver gebildet wird, das aus MgO-Partikeln und optional bis zu 10 Masse-% Additiven besteht;
  5. e) Glühen des mit der Klebschutzschicht versehenen Stahlbands, wobei sich über das Glühen aus der im Arbeitsschritt d) aufgetragenen Klebschutzschicht die Forsteritschicht (Mg2SiO4) bildet.
A method according to the invention for producing a grain-oriented electrical strip that is covered with a forsterite layer comprises at least the following work steps:
  1. a) Provision of a 1 - 3 mm thick hot-rolled steel strip consisting of, in % by mass, 2.5 - 4.0% Si, ≤ 0.30% Mn, ≤ 0.50% Cu, ≤- 0.1% Sn, ≤ 0.065% Al, ≤ 0.0150% N, ≤ 0.10% C and optionally one or more elements from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi", remainder iron and unavoidable impurities with the proviso that the contents of the optionally present elements of the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi" are ≤ 0 .2%, the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn;
  2. b) Cold rolling of the hot-rolled steel strip into a cold-rolled steel strip in several passes, with the degree of deformation set over the last pass of the cold rolling being adjusted in such a way that the cold-rolled steel strip is heated to a material temperature T aging as a result of its heating occurring over the last rolling pass, for which holds 340K < T aging <675K;
  3. c) decarburizing annealing of the cold-rolled steel strip obtained under an annealing atmosphere consisting of (in vol%) 40-90% H 2 , remainder N 2 , at an annealing temperature of 900 K to 1200 K, the cold-rolled steel strip at the Heating to the annealing temperature in temperature range of 300 - 1000 K is heated with a heating rate dR, which is more than 40 Kls;
  4. d) applying an anti-tack layer to at least one of the surfaces of the cold-rolled steel strip, the anti-tack layer being formed from an MgO powder consisting of MgO particles and optionally up to 10% by mass of additives;
  5. e) Annealing of the steel strip provided with the anti-adhesive layer, the forsterite layer (Mg2SiO4) being formed from the anti-adhesive layer applied in step d) during the annealing.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass die Ausprägung eines optimal haftenden Forsterfilms auf dem Stahlsubstrat eines erfindungsgemäßen kornorientierten Elektrobands über das aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehen hinaus durch drei Maßnahmen sichergestellt werden kann, die bereits bei der Erzeugung des kaltgewalzten Stahlbands erforderlich sind, welches das Stahlsubstrat des erfindungsgemäßen Elektrobands bildet und anschließend mit der Forsteritschicht belegt wird.The invention is based on the finding that the formation of an optimally adhering Forster film on the steel substrate of a grain-oriented electrical strip according to the invention can be ensured beyond the procedure known from the prior art by three measures that are already required during the production of the cold-rolled steel strip , which forms the steel substrate of the electrical strip according to the invention and is then covered with the forsterite layer.

Die Erfindung nutzt hierbei den Umstand, dass in den äußeren Randschichten, die an die Oberflächen eines erfindungsgemäß verarbeiteten kaltgewalzten Stahlbands angrenzen, sich eine Anreicherung von Si befindet, da das Stahlband und die Vorprodukte, aus denen es erzeugt worden ist, bei ihrer Verarbeitung nicht nur warmgewalzt, sondern auch geglüht worden sind. Damit einhergehend kommt es zur Oxidation insbesondere des oberflächennahen Randbereichs des Stahlbands, wobei Si bereits bei Temperaturen oxidiert, die niedriger sind als die Temperaturen, bei denen es zur Oxidation von Eisen ("Fe") kommt. Diese Si-Anreicherungen tragen zur Ausbildung der Forsteritschicht und ihrer Anbindung an das Stahlsubstrat bei.The invention makes use of the fact that there is an accumulation of Si in the outer surface layers that adjoin the surfaces of a cold-rolled steel strip processed according to the invention, since the steel strip and the preliminary products from which it was produced not only hot-rolled but also annealed. This is accompanied by oxidation, in particular of the edge region of the steel strip close to the surface, with Si already oxidizing at temperatures which are lower than the temperatures at which oxidation of iron ("Fe") occurs. These Si enrichments contribute to the formation of the forsterite layer and its connection to the steel substrate.

Die erste von der Erfindung zur Ausprägung eines optimal haftenden Forsteritfilms vorgesehenen Maßnahme besteht darin, dass aufbauend auf der konventionellen Vorgehensweise das in mehreren Stufen absolvierte Kaltwalzen des Stahlbands erfindungsgemäß so durchgeführt wird, dass die in der letzten Stufe des Kaltwalzens bewirkte Dickenreduzierung so stark und damit einhergehend die in Folge der Umformarbeit im kaltgewalzten Stahlband entstehende Umformwärme so groß ist, dass das Kaltband in Folge seiner über den letzten Walzstich eintretenden Erwärmung auf eine Materialtemperatur Taging erwärmt wird, für die gilt 340 K < Taging < 675 K Hierzu geeignete, über den letzten Stich des Kaltwalzens erzielte Umformgrade ΔU = ([Dicke des Kaltbands vor der letzten Kaltwalzstufe] - [Dicke des Kaltbands nach der letzten Kaltwalzstufe]) / [Dicke des Kaltbands vor der letzten Kaltwalzstufe] liegen typischerweise im Bereich von 20% bis 50%.The first measure provided by the invention for the development of an optimally adhering forsterite film is that, based on the conventional Procedure the cold rolling of the steel strip, which is completed in several stages, is carried out according to the invention in such a way that the reduction in thickness brought about in the last stage of cold rolling is so great and, as a result, the forming heat generated in the cold-rolled steel strip as a result of the forming work is so great that the cold strip as a result of its over the last rolling pass is heated to a material temperature T aging for which applies 340 K < T aging < 675 K Suitable degrees of deformation ΔU = ([thickness of the cold strip before the last cold rolling stage] - [thickness of the cold strip after the last cold rolling stage]) / [thickness of the cold strip before the last cold rolling stage] are typically in the range of 20% to 50%.

Als zweite Maßnahme sieht die Erfindung vor, dass während der an sich in üblicher Weise absolvierten entkohlenden Glühung, bei der das kaltgewalzte Stahlband unter einer Glühatmosphäre, die aus (in Vol.-%) 40 - 90% H2,, Rest N2, insbesondere 50 - 80 % H2, Rest N2 besteht, bei einer Glühtemperatur von 900 - 1200 K, insbesondere 1100-1200 K, erwärmt wird, wobei das kaltgewalzte Stahlband bei der Erwärmung auf die Glühtemperatur im Temperaturbereich von 300 - 1000 K mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit dR erwärmt wird, die mehr als 40 Kls insbesondere mehr als 50 K/s beträgt. In der Praxis betragen die maximal eingestellten Erwärmungsgeschwindigkeiten dabei bis zu 1000 K/s. Die entkohlende Glühung kann dabei in an sich bekannter Weise mit einer rekristallisierenden Glühung kombiniert werden, wobei die entkohlende und die rekristallisierende Glühung in einem Zuge erledigt werden können. Typischerweise werden in der Praxis die entkohlende und die optional in Kombination damit durchgeführte, gegebenenfalls gleichzeitig erfolgende rekristallisierende Glühung im kontinuierlichen Durchlauf durch einen Durchlaufofen absolviert.As a second measure, the invention provides that during the decarburizing annealing, which is carried out in the usual way, in which the cold-rolled steel strip is heated in an annealing atmosphere consisting of (in vol. %) 40-90% H 2, , remainder N 2 in particular 50-80% H 2 , remainder N 2 , is heated at an annealing temperature of 900-1200 K, in particular 1100-1200 K, the cold-rolled steel strip being heated to the annealing temperature in the temperature range of 300-1000 K with a Heating rate dR is heated, which is more than 40 Kls in particular more than 50 K / s. In practice, the maximum set heating rates are up to 1000 K/s. The decarburizing annealing can be combined with a recrystallizing annealing in a manner known per se, it being possible for the decarburizing and the recrystallizing annealing to be carried out in one go. Typically, in practice, the decarburizing annealing and the recrystallizing annealing optionally carried out in combination therewith, optionally simultaneously taking place, are carried out continuously through a continuous furnace.

Durch die Erhitzung des Materials beim Kaltwalzen entsteht eine oberflächennahe Anreicherung von Si. Das Ziel der schnellen Aufheizung bei der Entkohlungsglühung ist es dann, diese die Si-Anreicherungen enthaltende Schicht nicht zu verändern oder zu zerstören.The heating of the material during cold rolling results in a near-surface enrichment of Si. The goal of rapid heating during decarburization annealing is then not to change or destroy this layer containing the Si enrichments.

Als dritte Maßnahme der zur Optimierung der Haftung der Forsteritschicht erfindungsgemäßen Maßnahmen wird zusätzlich die Legierung des Stahlbands, welches die Basis eines erfindungsgemäßen kornorientierten Elektrobands bildet, optimiert. Hierzu sieht die Erfindung zum einen vor, dass in der an sich bekannten, standardmäßigen Grundlegierung des Stahlbands Gehalte von 0,01 - 0,50 % Kupfer ("Cu") oder 0,003 - 0,1% Zinn ("Sn"), bevorzugt Gehalte von 0,01 - 0,50 % Kupfer ("Cu") und 0,003 - 0,1% Zinn ("Sn"), vorhanden sind. Wie an sich bekannt, kann durch die Anwesenheit von Kupfer und/oder Zinn nicht nur eine Verfeinerung der sekundären Rekristallisierungskörner erreicht, sondern auch die Ausbildung der Forsteritschicht begünstigt werden. Nach den Erkenntnissen der Erfindung ist für eine optimierte Anbindung der Forsteritschicht an das Stahlsubstrat jedoch sowohl das Vorhandensein von Cu als auch von Sn in den angegebenen Gehalten besonders günstig, wobei im Stahlsubstrat ein Gehalt an Cu erforderlich ist, der wesentlich höher ist als der Gehalt an Sn im Stahlsubstrat. Dementsprechend schreibt die Erfindung bei dieser im Hinblick auf das Ergebnis der erfindungsgemäßen Maßnahmen besonders vorteilhaften Ausgestaltung vor, dass der Gehalt %Cu an Cu mehr als dreimal größer sein muss als der Gehalt an Zinn, wobei sich besonders gute Wirkungen der Anwesenheit von Cu und Sn erzielen lassen, wenn für das Massenverhältnis %Cu/%Sn des Gehalts %Cu an Cu und des Gehalts %Sn an Sn des Stahlbands gilt: %Cu/%Sn > 4. Der Cu-Gehalt ist auf höchstens 0,5 Masse-%, insbesondere höchstens 0,3 Masse-%, beschränkt, um negative Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen kornorientierten Elektrobands zu vermeiden. Es hat sich als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die Grundlegierung des Stahlbands mindestens 0,05 Gew.-% Cu enthält. Ebenso sind mindestens 0,003 Masse-%, insbesondere mindestens 0,005 Masse-% Sn erforderlich, um die erfindungsgemäß genutzten Effekte zu erzielen. Gleichzeitig ist der Gehalt an Sn auf höchstens 0,1 Masse-%, insbesondere höchstens 0,08 Masse-% beschränkt, um eine gute Verarbeitbarkeit des Stahlbands bei seiner Erzeugung zu sichern.As a third measure of the measures according to the invention for optimizing the adhesion of the forsterite layer, the alloy of the steel strip, which forms the basis of a grain-oriented electrical strip according to the invention, is additionally optimized. For this purpose, the invention provides, on the one hand, that in the standard base alloy of the steel strip, which is known per se, contents of 0.01-0.50% copper ("Cu") or 0.003-0.1% tin ("Sn") are preferred Concentrations of 0.01 - 0.50% copper ("Cu") and 0.003 - 0.1% tin ("Sn") are present. As is known per se, the presence of copper and/or tin not only refines the secondary recrystallization grains, but also promotes the formation of the forsterite layer. According to the findings of the invention, however, the presence of both Cu and Sn in the specified contents is particularly favorable for an optimized connection of the forsterite layer to the steel substrate, with the steel substrate requiring a Cu content that is significantly higher than the content of Sn in the steel substrate. Accordingly, in this embodiment, which is particularly advantageous with regard to the result of the measures according to the invention, the invention stipulates that the %Cu content of Cu must be more than three times greater than the tin content, with particularly good effects being achieved by the presence of Cu and Sn if the mass ratio %Cu/%Sn of the %Cu content of Cu and the %Sn content of Sn of the steel strip applies: %Cu/%Sn > 4. The Cu content is limited to a maximum of 0.5% by mass, in particular at most 0.3% by mass, in order to avoid negative effects on the magnetic properties of a grain-oriented electrical strip according to the invention. It has proven to be particularly practical if the base alloy of the steel strip contains at least 0.05% by weight Cu. Likewise, at least 0.003% by mass, in particular at least 0.005% by mass, of Sn is required in order to achieve the effects used according to the invention. At the same time, the content of Sn is limited to at most 0.1% by mass, in particular at most 0.08% by mass, in order to ensure good workability of the steel strip when it is produced.

Auch die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ins Verhältnis gesetzte Einstellung der Gehalte an Cu und Sn dient dazu, die im letzten Stich des Kaltwalzens gebildete, mit Si angereicherte Schicht vor einer Veränderung zu schützen. Bei im Verhältnis zum Sn-Gehalt geringeren Cu-Gehalten bestünde die Gefahr, dass Sn als oberflächensensitives Element Si verdrängen würde, so dass nur noch eingeschränktere Mengen an Si an der Oberfläche des Stahlbands für die Ausbildung und Anbindung der Forsteritschicht zur Verfügung ständen.The setting of the contents of Cu and Sn, which is set in relation to a preferred embodiment, also serves to To protect the Si-enriched layer formed by cold rolling from being altered. If the Cu content is lower in relation to the Sn content, there would be a risk that Sn would displace Si as a surface-sensitive element, so that only limited amounts of Si would be available on the surface of the steel strip for the formation and bonding of the forsterite layer.

Durch die erfindungsgemäße Kombination von Maßnahmen bei der Erzeugung des kaltgewalzten Stahlbands, auf dem anschließend die MgO-Schicht aufgetragen und bei der folgenden Hochtemperatur-Glühung (Arbeitsschritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens) die Forsteritschicht gebildet wird, lässt sich zuverlässig eine optimierte Haftfestigkeit der Forsteritschicht erzielen.The combination of measures according to the invention in the production of the cold-rolled steel strip, on which the MgO layer is then applied and the forsterite layer is formed in the subsequent high-temperature annealing (step e) of the method according to the invention), enables an optimized adhesive strength of the forsterite layer to be reliably achieved .

Das zur Erzeugung der Forsteritschicht auf das kaltgewalzte Stahlband aufgetragene Pulver besteht zu mindestens 90 Masse-% aus MgO und kann in an sich bekannter Weise bis zu 10 Masse-% Additive enthalten. Bei diesen Additiven kann es sich beispielsweise um Titanoxid, Ammoniumchlorid oder Antimonchlorid handeln, durch deren Zugabe die Dichte der späteren Forsteritschicht sowie der Gasaustausch zwischen Glühatmosphäre während der Hochtemperaturglühung und Metall gesteuert wird.The powder applied to the cold-rolled steel strip to produce the forsterite layer consists of at least 90% by mass of MgO and can contain up to 10% by mass of additives in a manner known per se. These additives can be, for example, titanium oxide, ammonium chloride or antimony chloride, the addition of which controls the density of the subsequent forsterite layer and the gas exchange between the annealing atmosphere during high-temperature annealing and the metal.

Die im Arbeitsschritt e) abschließend absolvierte Glühung des Stahlbands, bei der sich die Forsteritschicht (Mg2SiO4) ausbildet, kann ebenfalls in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Hierzu kann das nach dem Arbeitsschritt d) erhaltene, mit der aus dem MgO-Pulver gebildeten Klebschutzschicht beschichtete kaltgewalzte Stahlband zu einem Coil gewickelt und im Haubenofen für 10 - 200 Stunden bei einer Temperatur von 1000 - 1600 K unter einer Atmosphäre gehalten werden, die aus mindestens 50% H2 besteht.The annealing of the steel strip, which is finally completed in step e), during which the forsterite layer (Mg2SiO4) forms, can also be carried out in a manner known per se. For this purpose, the cold-rolled steel strip obtained after step d) and coated with the anti-tack layer formed from the MgO powder can be wound into a coil and kept in a hood furnace for 10-200 hours at a temperature of 1000-1600 K under an atmosphere that consists of at least 50% H 2 consists.

Die Erfindung schlägt auch ein Kriterium vor, welches eine präzise Abschätzung der Eignung eines 0,10 - 0,35 mm dicken, im entkohlend geglühten Zustand bereitgestellten kaltgewalzten Stahlbands für die Herstellung eines kornorientierten Elektrobands ermöglicht, das eine optimal auf dem kaltgewalzten Stahlband haftende Forsteritschicht aufweist.The invention also proposes a criterion that enables a precise assessment of the suitability of a 0.10-0.35 mm thick cold-rolled steel strip, provided in the decarburized annealed state, for the production of a grain-oriented electrical strip that has a forsterite layer that adheres optimally to the cold-rolled steel strip .

Ein solches gemäß der Erfindung für die Verwendung zur Herstellung von kornorientiertem Elektroband geeignetes kaltgewalztes Stahlband besteht in konventioneller Weise aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,1% Sn, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,1% N sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi" mit der Maßgabe, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei das Stahlband mindestens 0,01 Masse-% Cu oder mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält. Aus den oben bereits dargelegten Gründen, sind dabei in dem für die erfindungsgemäße Verwendung zur Herstellung eines kornorientierten Elektrobands vorgesehenen kaltgewalzten Stahlband ein Sn-Gehalt von mindestens 0,003 Masse-% oder ein Cu-Gehalt von mindestens 0,01 Masse-%, bevorzugt ein Sn-Gehalt von mindestens 0,003 Masse-% und ein Cu-Gehalt von mindestens 0,01 Masse-%, vorgesehen, wobei auch hier bevorzugt für das aus dem Gehalt %Cu an Cu und dem Gehalt %Sn an Sn gebildete Massenverhältnis %Cu/%Sn gilt %Cu/%Sn > 3. Als besonders praxisgerecht haben sich dabei auch hier die Ausgestaltungen der Cu- und Sn-Gehalte erwiesen, die oben bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert worden sind.Such a cold-rolled steel strip which is suitable according to the invention for use in the production of grain-oriented electrical strip consists in a conventional manner of, in % by mass, 2.5-4.0% Si, ≦0.30% Mn, ≦0.50% Cu , ≤ 0.1% Sn, ≤ 0.065% Al, ≤ 0.1% N and optionally one or more elements from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi" with the proviso that the contents of the elements of this group are ≤ 0.2%, the remainder being iron and unavoidable impurities, the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn. For the reasons already explained above, the cold-rolled steel strip intended for use according to the invention for the production of a grain-oriented electrical strip has an Sn content of at least 0.003% by mass or a Cu content of at least 0.01% by mass, preferably a Sn -Content of at least 0.003% by mass and a Cu content of at least 0.01% by mass, provided here also preferred for the mass ratio %Cu/% formed from the %Cu content of Cu and the %Sn content of Sn Sn is %Cu/%Sn>3. Here, too, the configurations of the Cu and Sn contents which have already been explained above in connection with the method according to the invention have proven to be particularly practical.

Ein als Zwischenprodukt bei der Herstellung eines kornorientierten Elektrobands nach dem entkohlenden Glühen erhaltenes Stahlband eignet sich gemäß den Erkenntnissen der Erfindung dann für die betriebssichere Herstellung eines kornorientierten Elektrobands, bei dem eine besonders gute Haftung der auf ihm gebildeten Forsteritschicht gewährleistet ist, wenn es in einer ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen wird, folgende Bedingung 1 erfüllt:
Bedingung 1: Der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 3,0 µm genau ein lokales Maximum auf.
According to the findings of the invention, a steel strip obtained as an intermediate product in the production of a grain-oriented electrical strip after decarburizing annealing is suitable for the reliable production of a grain-oriented electrical strip in which particularly good adhesion of the forsterite layer formed on it is guaranteed if it is in a ToF -SIMS examination, in which the surface of the respective steel strip is bombarded with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions, the following condition 1 is met:
Condition 1: The curve of the quotient "Si on" formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs". Cs bound" / "Si not bound to Cs" shows exactly a local maximum in the depth profile of 0.5 - 3.0 µm.

Erfindungsgemäß erzeugte, nach Abschluss des Arbeitsschritts c) bereitstehende kaltgewalzte Stahlbänder erfüllen diese Anforderung zuverlässig.Cold-rolled steel strips produced according to the invention and available after completion of work step c) reliably meet this requirement.

Jedoch eröffnet die durch die Erfindung definierte Bedingung 1 darüber hinaus die Möglichkeit, anhand einer Messung präzise vorauszusagen, ob auch ein in beliebiger anderer Weise hergestelltes Stahlband, welches eine für kornorientierte Elektrobänder typische Zusammensetzung aufweist und für die Beschichtung mit der MgO-Schicht vorgesehen ist, das Potenzial für die Ausprägung einer optimal haftenden Forsteritschicht mitbringt.However, condition 1 defined by the invention also opens up the possibility of using a measurement to precisely predict whether a steel strip produced in any other way, which has a composition typical of grain-oriented electrical strips and is intended for coating with the MgO layer, the potential for the development of an optimally adhering forsterite layer.

Die Erfindung geht hier von der Erkenntnis aus, dass durch Flugzeit-Sekundärionenmassenspektroskopie (englisch "Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry", kurz "ToF-SIMS"), bei der die zu untersuchende Oberfläche des nach dem entkohlenden Glühen vorliegenden Zwischenprodukts mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV und zur Analyse mit Bi+ Ionen mit einer Beschleuingungsspannung 25keV beschossen wird, die Haftfestigkeit der in weiteren Arbeitsschritten auf dem jeweils bereitgestellten Stahlband erzeugten Fosteritschicht vorhergesagt werden kann. Diese Vorhersage beruht auf einer Auswertung des Anteils des Elements Si an der untersuchten Oberfläche des Stahlsubstrats, welches mit dem Element Cs gebunden ist, in Relation zum Anteil des Elements Si, welches nicht an Cs gebunden ist. Dabei wird unter dem "Anteil des Elements Si, welches nicht an Cs gebunden ist" nur atomares Si, also Si welches nicht an weitere Atome, wie beispielsweise Cs, O etc. gebunden ist, sondern vollständig ungebunden vorliegt, verstanden.The invention is based on the knowledge that by time-of-flight secondary ion mass spectroscopy (English "Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry", short "ToF-SIMS"), in which the surface to be examined of the intermediate product present after the decarburizing annealing with Cs Ions are bombarded with an acceleration voltage of 2keV and for analysis with Bi+ ions with an acceleration voltage of 25keV, the adhesive strength of the forsterite layer produced in further work steps on the steel strip provided in each case can be predicted. This prediction is based on an evaluation of the proportion of the element Si on the examined surface of the steel substrate which is bound with the element Cs in relation to the proportion of the element Si which is not bound with Cs. The "proportion of the element Si which is not bonded to Cs" is understood to mean only atomic Si, ie Si which is not bonded to other atoms such as Cs, O etc., but is completely unbound.

Die ToF-SIMS ist eine analytische Methode zur chemischen Charakterisierung von Oberflächen. Sie beruht auf der zeitaufgelösten Erfassung von Sekundärionen, welche aus der untersuchten Oberfläche durch Beschuss mit hochenergetischen Primärionen (z.B. Bi) erzeugt werden. Diese in einem kurzen lonenpuls auf die zu untersuchende Oberfläche gerichteten Primärionen penetrieren die oberen Atomlagen der Oberfläche und lösen aus ihr sogenannte "Sekundärionen". Dabei wird auf die freigesetzten Sekundärionen die kinetische Energie der Primärionen übertragen, so dass die Sekundärionen beschleunigt werden und eine Driftstrecke durchlaufen, bis sie auf ein Detektorsystem treffen, das mit hoher Zeitauflösung die Intensität der Sekundärionen als Funktion der Flugzeit erfasst. Da Ionen unterschiedlicher Masse bei einer gegebenen kinetischen Energie unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, kann über die gemessene Flugzeit auf ihre Masse geschlossen werden. Durch Massentrennung können dabei die einzelnen Elemente der zu untersuchenden Oberfläche nachgewiesen werden (s. https://tazgmbh.de/tof---sims.html; https://de.wikipedia.org/ wiki/Sekundär ionen-Massenspektrometrie, https://en.wikipedia.org/wiki/Static_secondary-ion_mass_spectrometry, jeweils aufgerufen am 7. Dezember 2019).ToF-SIMS is an analytical method for the chemical characterization of surfaces. It is based on the time-resolved detection of secondary ions, which escape from the surface under investigation by bombardment with high-energy primary ions (e.g. Bi) are generated. These primary ions, directed at the surface to be examined in a short ion pulse, penetrate the upper atomic layers of the surface and release so-called "secondary ions" from it. The kinetic energy of the primary ions is transferred to the released secondary ions, so that the secondary ions are accelerated and run through a drift path until they hit a detector system that records the intensity of the secondary ions as a function of the flight time with high time resolution. Since ions of different masses have different velocities for a given kinetic energy, their mass can be deduced from the measured flight time. The individual elements of the surface to be examined can be detected by mass separation (see https://tazgmbh.de/tof---sims.html; https://de.wikipedia.org/wiki/Sekundär ionen-Massenspektrometrie, https ://en.wikipedia.org/wiki/Static_secondary-ion_mass_spectrometry, accessed December 7, 2019).

Um ein Tiefenprofil zu erhalten wird das zu untersuchende Material zusätzlich zu den Primärionen mit Sputterionen (z.B. Cs) beschossen, so dass es zu einem kontinuierlichen Abtrag von Material kommt. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich ein Teil der Sekundärionen mit den Sputterionen (Cs) verbindet, und als Gesamtmasse die Driftstrecke durchläuft. Der tiefenaufgelöste Grad der Affinität zu dieser Bindung ist die Grundlage der Erfindung.In order to obtain a depth profile, the material to be examined is bombarded with sputter ions (e.g. Cs) in addition to the primary ions, so that material is continuously removed. The inventors found that a part of the secondary ions combines with the sputtering ions (Cs) and passes through the drift path as a total mass. The depth-resolved degree of affinity for this binding is the basis of the invention.

Durch die im Zuge der Hochtemperatur-Glühung (Arbeitsschritt e)) eintretende Reaktion des an der Oberfläche des Stahlsubstrats vorhandenen Elements Si mit Mg, das in Form von MgO auf das Material aufgetragen wird, findet sich im fertig erfindungsgemäß prozessierten kornorientierten Elektroband ein ähnlicher Zusammenhang.Due to the reaction of the element Si present on the surface of the steel substrate with Mg, which occurs in the course of the high-temperature annealing (work step e)), and which is applied to the material in the form of MgO, a similar relationship is found in the finished grain-oriented electrical strip processed according to the invention.

Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes kornorientiertes Elektroband mit sehr guter Haftfestigkeit des auf ihm gebildeten Forsteritfilms, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren, dadurch aus, dass bei einer ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen folgende Maßgaben A) und B) erfüllt sind:

  • Maßgabe A) der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 2 µm bis 8 µm genau ein lokales Maximum auf, und
  • Maßgabe B) das gemäß Maßgabe A) bestimmte Maximum des Verlaufs des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" hat einen Maximalwert von 0,01 - 0,3.
Accordingly, a grain-oriented electrical strip according to the invention is characterized by very good adhesion of the forsterite film formed on it, produced by the method according to the invention, characterized in that in a ToF-SIMS examination by bombarding the forsterite layer with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions, the following provisions A) and B) are fulfilled:
  • Requirement A) the curve of the quotient "Si bound to Cs"/"Si not bound to Cs" formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs" points in a starting from the surface of the forsterite layer measured sputtering depth of 2 µm to 8 µm exactly a local maximum, and
  • Requirement B) the maximum of the course of the quotient "Si bonded to Cs"/"Si not bonded to Cs" determined according to requirement A) has a maximum value of 0.01-0.3.

Das Stahlsubstrat eines derart beschaffenen erfindungsgemäßen kornorientierten Elektrobands besteht dabei typischerweise aus einem voranstehend im Zusammenhang mit dem im Arbeitsschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens beschaffenen Stahl. Dabei ergeben sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zuverlässig Elektrobänder, deren Forsteritfilm bei einer in der voranstehend angegebenen Weise durchgeführten Untersuchung die Maßgaben A und B erfüllen.The steel substrate of a grain-oriented electrical strip according to the invention that is produced in this way typically consists of a steel produced above in connection with the step a) of the method according to the invention. The use of the method according to the invention reliably results in electrical steel strips whose forsterite film satisfies requirements A and B in an examination carried out in the manner indicated above.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.

Fig. 1 zeigt für eine erfindungsgemäß erzeugte Probe beispielhaft den Verlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden". 1 shows an example of the course of the quotient "Si bonded to Cs"/"Si not bonded to Cs" for a sample produced according to the invention.

Zur Überprüfung, ob sich anhand der von der Erfindung entwickelten Bedingungen, Maßgaben und Maßnahmen zuverlässig kornorientierte Elektrobänder schaffen lassen, bei denen eine optimierte Haftfestigkeit der Forsteritschicht auf dem jeweiligen Stahlsubstrat gegeben ist, sind von sieben aus dem normalen Herstellprozess stammenden kaltgewalzten Stahlbändern die Proben P1 - P6 abgeteilt worden.To check whether grain orientation is reliable based on the conditions, provisions and measures developed by the invention In order to create electrical steel strips with an optimized adhesive strength of the forsterite layer on the respective steel substrate, samples P1 - P6 were divided from seven cold-rolled steel strips originating from the normal manufacturing process.

Die Herstellung der kaltgewalzten Stahlbänder, aus denen die Proben P1 - P6 stammten, erfolgte in konventioneller Weise dadurch, dass sieben Stähle, deren Zusammensetzung in Tabelle 1, erschmolzen und zu Warmbändern vergossen und gewalzt worden. Die in der Tabelle 1 nicht angegebenen Bestandteile der Legierung der Stähle der Proben P1 - P6 sind den unvermeidbaren Verunreinigungen zuzuordnen, deren Einzelgehalte und Gesamtgehalt normgemäß so stark beschränkt sind, dass sie keinen Einfluss auf die Eigenschaften der aus den Proben P1 - P6 erzeugten kornorientierten Elektrobleche haben.The production of the cold-rolled steel strips, from which the samples P1 - P6 originated, was carried out in a conventional manner in that seven steels, the composition of which is given in Table 1, were melted and cast and rolled to form hot strips. The components of the alloy of the steels of the samples P1 - P6 not specified in Table 1 are to be assigned to the unavoidable impurities, the individual contents and total content of which are so severely limited according to the standard that they have no influence on the properties of the grain-oriented electrical steel sheets produced from the samples P1 - P6 have.

Die Warmbänder sind in 5 Kaltwalzstichen zu kaltgewalztem Stahlband kaltgewalzt worden. Dabei ist die jeweils letzte Stufe des Kaltwalzens so durchgeführt worden, dass die die kaltgewalzten Bänder durch die im Zuge dieser Umformstufe erfolgten Umformarbeit auf eine Temperatur Taging erwärmt worden sind. Der zugehörige Umformgrad ΔU und die Temperatur Taging sind für die Proben P1 - P6 in Tabelle 2 angegeben.The hot strips were cold-rolled in 5 cold-rolling passes to form cold-rolled steel strip. The respective last stage of cold rolling was carried out in such a way that the cold-rolled strips were heated to a temperature T aging by the forming work carried out in the course of this forming stage. The associated degree of deformation ΔU and the temperature T aging are given in Table 2 for samples P1-P6.

Die so erhaltenen kaltgewalzten Stahlbänder haben anschließend einen Glühofen durchlaufen, in dem sie unter einer aus 60 Vol.-% H2 und 40 Vol.-% N2 bestehenden Glühatmosphäre mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit dR auf eine Glühtemperatur TG erwärmt worden sind, auf der sie über eine Glühdauer tG gehalten worden sind, um sie rekristallisierend und entkohlend zu glühen. Die Erwärmungsgeschwindigkeit dR, die Glühtemperatur TG und die Glühdauer tG sind für die Proben P1 - P6 ebenfalls in Tabelle 2 angegeben.The cold-rolled steel strips thus obtained then passed through an annealing furnace in which they were heated under an annealing atmosphere consisting of 60% by volume H2 and 40% by volume N2 at a heating rate dR to an annealing temperature TG, at which they annealing time tG have been held in order to anneal them recrystallizing and decarburizing. The heating rate dR, the annealing temperature TG and the annealing time tG are also given in Table 2 for the samples P1 - P6.

An den von den so erzeugten und für die Weiterverarbeitung bereitgestellten Kaltbändern abgeteilten Proben P1 - P6 ist per ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen worden ist, bis zu einer ausgehend von der Oberfläche der jeweiligen Probe gemessenen Tiefe von 10 µm der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" bestimmt und der sich daraus ergebende Verlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ermittelt worden. Die ToF-SIMS Untersuchung wurde mit dem Gerät "TOF.SIMS 5-300" der Firma IONTOF durchgeführt und dabei die Standardparameter dieses Geräts und ein Einfallswinkel von 45°C verwendet. Es wurde zur Tiefenmessung, wie beschrieben, das sogenannte "dual-beam depth profiling" verwendet.On the samples P1 - P6 cut off from the cold strips produced in this way and made available for further processing, there is a ToF-SIMS examination at which the surface of the respective steel strip was bombarded with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions, up to a depth of 10 µm measured from the surface of the respective sample, the curve of the determined from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs" and the resulting course of the quotient "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" determined. The ToF-SIMS investigation was carried out with the device "TOF.SIMS 5-300" from the company IONTOF, using the standard parameters of this device and an angle of incidence of 45°C. As described, so-called "dual-beam depth profiling" was used for depth measurement.

In Fig. 1 ist für die Probe 1 der Verlauf des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" über die Sputtertiefe dargestellt.In 1 For sample 1, the course of the quotient "Si bound to Cs"/"Si not bound to Cs" is shown over the sputtering depth.

Anhand der so für die Proben P1 - P6 ermittelten Kurvenverläufe des jeweiligen Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" ist überprüft worden, ob diese Verläufe die Bedingung 1 "der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 3,0 µm genau ein lokales Maximum auf', erfüllt. Das Ergebnis dieser Überprüfung ist in Tabelle 3 zusammengefasst.Based on the curves determined for samples P1 - P6 of the respective quotient "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" it was checked whether these curves meet condition 1 "the curve of the from the signal "Si bound to Cs " and the signal "Si not bound to Cs" formed quotients "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" shows exactly a local maximum in the depth profile of 0.5 - 3.0 µm'. The result is fulfilled of this review is summarized in Table 3.

Anschließend sind die so untersuchten Oberflächen der Proben P1 - P6 mit einer wässrigen MgO-Aufschlämmung beschichtet worden, deren Stärke durch Abquetschrollen eingestellt wurde.The surfaces of samples P1 - P6 examined in this way were then coated with an aqueous MgO suspension, the thickness of which was adjusted by means of squeezing rollers.

Die dabei eingesetzten MgO-Pulver bestanden zu 94 Masse-% aus MgO und zu 6 Masse-% aus TiO2.The MgO powder used consisted of 94% by mass MgO and 6% by mass TiO 2 .

Die so beschichteten Proben sind einer Hochtemperatur-Glühung unterzogen worden, bei der sie im Haubenofen über eine Dauer von 24 h bei einer Temperatur von 1450 K unter einer trockenen Atmosphäre aus reinem Wasserstoff gehalten worden sind.The samples coated in this way were subjected to high-temperature annealing, during which they were kept in a top hat furnace for a period of 24 h at a temperature of 1450 K under a dry atmosphere of pure hydrogen.

Nach der Abkühlung sind durch eine ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen für die auf den Proben P1 - P6 im Zuge der Hochtemperatur-Glühung entstandenen Forsteritschichten die Maßgabe A) "der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 2 µm bis 8 µm ein lokales Maximum auf', und B) "das gemäß Maßgabe A) bestimmte Maximum des Verlaufs des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" hat einen Maximalwert von 0,01 - 0,3" überprüft worden. Die Ergebnisse dieser Überprüfung sind ebenfalls in Tabelle 3 verzeichnet.After cooling, a ToF-SIMS investigation by bombarding the forsterite layer with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions for the samples P1 - P6 in the course of the high-temperature annealing, the condition A) "the curve of the quotient "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs" has in an outgoing a local maximum at a sputtering depth of 2 µm to 8 µm measured from the surface of the forsterite layer', and B) "the maximum of the course of the quotient "Si bonded to Cs" / "Si not bonded to Cs" determined according to requirement A) has a maximum value of 0.01 - 0.3". The results of this test are also listed in Table 3.

Schließlich ist an den in der voranstehend erläuterten Weise erzeugten und geprüften Proben P1 - P6 die Festigkeit der Haftung der Forsteritschicht auf dem durch das ursprünglich bereitgestellte, kaltgewalzte Stahlsubstrat bestimmt worden. Hierzu ist eine Probe in ein Kegeldorn-Biegegerät eingespannt worden. Die Probe wurde um 180° um einen Kegeldorn gebogen, der kontinuierlich von einem Biegeradius 5 mm (Kegelspitze) bis 30 mm (Kegelfuß) reicht. Nach dem Herausnehmen wurde überprüft, ab welchem Biegeradius die Beschichtung abgeplatzt ist. Je geringer dieser Biegeradius, desto besser die Haftung.Finally, the strength of the adhesion of the forsterite layer on the initially provided, cold-rolled steel substrate was determined on the samples P1 - P6 produced and tested in the manner explained above. For this purpose, a sample was clamped in a cone mandrel bending device. The sample was bent 180° around a cone mandrel ranging continuously from a bending radius of 5 mm (cone apex) to 30 mm (cone base). After removal, the bending radius from which the coating flaked off was checked. The smaller this bending radius, the better the adhesion.

Die Ergebnisse dieser Überprüfung sind in Tabelle 4 zusammengefasst.The results of this review are summarized in Table 4.

Es zeigt sich, dass die Proben P1 - P3, welche die durch die Erfindung formulierten Bedingungen und Maßgaben erfüllen, optimal auf dem jeweiligen Stahlsubstrat haften, während dies bei den nicht erfindungsgemäßen Proben P4 - P6 nicht der Fall ist. Gehaltsangaben in Masse-%, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen Tabelle 1 Stahl der Kaltband-Probe Si Mn Cr Al S N Cu Sn %Cu/%Sn P1 3,25 0,15 0,05 0,020 0,003 0,009 0,20 0,052 3,8 P2 3,25 0,09 0,12 0,041 0,003 0,015 0,15 0,027 5,5 P3 3,07 0,25 0,10 0,033 0,004 0,025 0,05 0,009 5,5 P4 3,12 0,21 0,10 0,055 0,005 0,022 0,30 0,055 5,5 P5 3,19 0,13 0,06 0,025. 0,009 0,037 0,11 0,020 5,5 P6 3,07 0,05 0,03 0,017 0,005 0,044 0,22 0,058 3,8 Tabelle 2 Probe ΔU Taging dR TG tG [%] [K] [K/s] [K] [s] P1 33 493 220 1100 170 P2 27 360 55 1150 150 P3 29 410 42 1200 120 P4 22 310 50 1150 150 P5 47 700 55 1150 150 P6 33 493 30 1150 150 Tabelle 3 Probe Bedingung 1 Maßgabe A) Maßgabe B) Erfindungsgemäß? P1 1 Maximum 0,27 1 Maximum JA P2 1 Maximum 0,14 1 Maxirrium JA P3 1 Maximum 0,02 1 Maximum JA P4 Kein Maximum --- Kein Maximum NEIN P5 3 Maxima 0,09 3 Maxima NEIN P6 Kein Maximum --- Kein Maximum NEIN Tabelle 4 Probe Haftfestigkeit der Forsteritschicht [Abplatzung ab Biegeradius ] P1 9,0 mm P2 10,0 mm P3 8,0 mm P4 19,5 mm P5 15,0 mm P6 18,0 mm It turns out that the samples P1 - P3, which meet the conditions and stipulations formulated by the invention, optimally on the respective Adhere steel substrate, while this is not the case with the non-inventive samples P4 - P6. Contents in % by mass, remainder iron and unavoidable impurities Table 1 Steel of the cold strip sample si Mn Cr Al S N Cu sn %Cu/%Sn P1 3.25 0.15 0.05 0.020 0.003 0.009 0.20 0.052 3.8 p2 3.25 0.09 0.12 0.041 0.003 0.015 0.15 0.027 5.5 P3 3.07 0.25 0.10 0.033 0.004 0.025 0.05 0.009 5.5 P4 3:12 0.21 0.10 0.055 0.005 0.022 0.30 0.055 5.5 P5 3:19 0.13 0.06 0.025. 0.009 0.037 0.11 0.020 5.5 P6 3.07 0.05 0.03 0.017 0.005 0.044 0.22 0.058 3.8 sample ΔU tagging dr TG tG [%] [K] [K/s] [K] [n] P1 33 493 220 1100 170 p2 27 360 55 1150 150 P3 29 410 42 1200 120 P4 22 310 50 1150 150 P5 47 700 55 1150 150 P6 33 493 30 1150 150 sample condition 1 requirement A) requirement B) According to the invention? P1 1 max 0.27 1 max YES p2 1 max 0.14 1 maxirrium YES P3 1 max 0.02 1 max YES P4 No max --- No max NO P5 3 maximums 0.09 3 maximums NO P6 No max --- No max NO sample Bond strength of the forsterite layer [Spalling from bending radius ] P1 9.0mm p2 10.0mm P3 8.0mm P4 19.5mm P5 15.0mm P6 18.0mm

Claims (5)

Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Elektrobands, das mit einer Forsteritschicht belegt ist, umfassend folgende Arbeitsschritte: a) Bereitstellen eines 1 - 3 mm dicken warmgewalzten Stahlbands, welches aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,1% Sn, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,0150 % N, ≤ 0,10 % C sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi", Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen mit der Maßgabe besteht, dass die Gehalte der optional vorhandenen Elemente der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi" jeweils ≤ 0,2 % betragen, wobei das Stahlband mindestens 0,01 Masse-% Cu oder mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält; b) Kaltwalzen des warmgewalzten Stahlbands zu einem kaltgewalzten Stahlband in mehreren Stichen, wobei der über den letzten Stich des Kaltwalzens eingestellte Umformgrad so eingestellt wird, dass das kaltgewalzte Stahlband in Folge seiner über den letzten Walzstich eintretenden Erwärmung auf eine Materialtemperatur Taging erwärmt wird, für die gilt 340 K < Taging < 675 K; c) entkohlendes Glühen des erhaltenen kaltgewalzten Stahlbands unter einer Glühatmosphäre, die aus in Vol.-%, 40 - 90% H2, Rest N2, besteht, bei einer Glühtemperatur von 900 K bis 1200 K, wobei das kaltgewalzte Stahlband bei der Erwärmung auf die Glühtemperatur im Temperaturbereich von 300 - 1000 K mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit dR erwärmt wird, die mehr als 40 Kls beträgt; d) Auftragen einer Klebschutzschicht auf mindestens eine der Oberflächen des kaltgewalzten Stahlbands, wobei die Klebschutzschicht aus einem MgO-Pulver gebildet wird, das aus MgO-Partikeln und optional bis zu 10 Masse-% Additiven besteht; e) Glühen des mit der Klebschutzschicht versehenen Stahlbands, wobei sich über das Glühen aus der im Arbeitsschritt d) aufgetragenen Klebschutzschicht die Forsteritschicht (Mg2SiO4) bildet. Process for producing a grain-oriented electrical strip that is covered with a forsterite layer, comprising the following work steps: a) Providing a 1 - 3 mm thick hot-rolled steel strip, which consists of, in % by mass, 2.5 - 4.0% Si, ≤ 0.30% Mn, ≤ 0.50% Cu, ≤ 0.1% Sn , ≤ 0.065% Al, ≤ 0.0150% N, ≤ 0.10% C and optionally one or more elements from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi", remainder iron and unavoidable impurities with the proviso that the contents of the optionally present elements of the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi" are each ≤ 0, 2%, the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn; b) Cold rolling of the hot-rolled steel strip into a cold-rolled steel strip in several passes, with the degree of deformation set over the last pass of the cold rolling being adjusted in such a way that the cold-rolled steel strip is heated to a material temperature T aging as a result of its heating occurring over the last rolling pass, for which holds 340K < T aging <675K; c) decarburizing annealing of the cold -rolled steel strip obtained under an annealing atmosphere consisting of, in vol cold-rolled steel strip is heated to the annealing temperature in the temperature range of 300 - 1000 K with a heating rate dR, which is more than 40 Kls; d) applying an anti-tack layer to at least one of the surfaces of the cold-rolled steel strip, the anti-tack layer being formed from an MgO powder consisting of MgO particles and optionally up to 10% by mass of additives; e) Annealing of the steel strip provided with the anti-adhesive layer, the forsterite layer (Mg2SiO4) being formed from the anti-adhesive layer applied in step d) during the annealing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des im Arbeitsschritt a) bereitgestellten Stahlbands mindestens 0,01 Masse-% Cu und mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält und dass für das aus dem Gehalt %Cu an Cu und dem Gehalt %Sn an Sn des Stahls des Stahlbands ermittelte Massenverhältnis %Cu/%Sn gilt %Cu/%Sn > 3.Method according to Claim 1, characterized in that the steel of the steel strip provided in step a) contains at least 0.01% by mass of Cu and at least 0.003% by mass of Sn and that for the %Cu content of Cu and the %Sn content The mass ratio %Cu/%Sn determined on the Sn of the steel of the steel strip is %Cu/%Sn > 3. Kaltgewalztes und im entkohlend geglühten Zustand bereitgestelltes, 0,10 mm bis 0,35 mm dickes Stahlband für die Herstellung eines kornorientierten Elektrobands, wobei das Stahlband aus, in Masse-%, 2,5 - 4,0 % Si, ≤ 0,30 % Mn, ≤ 0,50 % Cu, ≤ 0,1% Sn, ≤ 0,065 % Al, ≤ 0,1% N sowie jeweils optional einem Element oder mehreren Elementen aus der Gruppe "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B oder Bi" mit der Maßgabe besteht, dass die Gehalte an den Elementen dieser Gruppe jeweils ≤ 0,2 % betragen, wobei das Stahlband mindestens 0,01 Masse-% Cu oder mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlband in einer ToF-SIMS-Untersuchung, bei der die Oberfläche des jeweiligen Stahlbands mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen beschossen wird, folgende Bedingung 1 erfüllt:
Bedingung 1: Der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist im Tiefenverlauf von 0,5 - 3,0 µm genau ein lokales Maximum auf.
Cold-rolled steel strip, 0.10 mm to 0.35 mm thick and provided in the decarburization-annealed condition, for the production of a grain-oriented electrical strip, the steel strip comprising, in % by mass, 2.5 - 4.0% Si, ≤ 0.30 % Mn, ≤ 0.50% Cu, ≤ 0.1% Sn, ≤ 0.065% Al, ≤ 0.1% N and optionally one or more elements from the group "Cr, Ni, Mo, P, As, S, Sb, Se, Te, B or Bi" with the proviso that the contents of the elements of this group are ≤ 0.2% in each case, with the steel strip containing at least 0.01% by mass Cu or at least 0.003% by mass Sn contains, characterized in that the steel strip in a ToF-SIMS analysis, in which the surface of the respective steel strip is bombarded with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions, the following condition 1 is met:
Condition 1: The curve of the quotient "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs" has a depth range of 0.5 - 3 .0 µm exactly a local maximum.
Kaltgewalztes Stahlband nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Stahlbands mindestens 0,01 Masse-% Cu und mindestens 0,003 Masse-% Sn enthält und dass für das aus dem Gehalt %Cu an Cu und dem Gehalts %Sn an Sn des Stahls des Stahlbands ermittelte Massenverhältnis %Cu/%Sn gilt %Cu/%Sn > 3.Cold-rolled steel strip according to claim 3, characterized in that the steel of the steel strip contains at least 0.01% by mass of Cu and at least 0.003% by mass of Sn and that for the %Cu content of Cu and the %Sn content of Sn of the steel The mass ratio %Cu/%Sn determined for the steel strip is %Cu/%Sn > 3. Kornorientiertes Elektroband mit sehr guter Haftfestigkeit einer auf ihm gebildeten Forsteritschicht hergestellt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ToF-SIMS-Untersuchung durch Beschuss der Forsteritschicht mit Cs-Ionen mit einer Beschleunigungsspannung von 2keV als Sputtermaterial und Bi-lonen mit einer Beschleunigungsspannung von 25keV als Analyseionen folgende Maßgaben A) und B) erfüllt sind: Maßgabe A) der Kurvenverlauf des aus dem Signal "Si an Cs gebunden" und dem Signal "Si nicht an Cs gebunden" gebildeten Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" weist in einer ausgehend von der Oberfläche der Forsteritschicht gemessenen Sputtertiefe von 2 µm bis 8 µm genau ein lokales Maximum auf, und Maßgabe B) das gemäß Maßgabe A) bestimmte Maximum des Verlaufs des Quotienten "Si an Cs gebunden" / "Si nicht an Cs gebunden" hat einen Maximalwert von 0,01 - 0,3. Grain-oriented electrical strip with very good adhesion of a forsterite layer formed on it, produced according to claim 1, characterized in that in a ToF-SIMS examination by bombarding the forsterite layer with Cs ions with an acceleration voltage of 2keV as sputtering material and Bi ions with an acceleration voltage of 25keV as analysis ions the following requirements A) and B) are met: Requirement A) the curve of the quotient "Si bound to Cs" / "Si not bound to Cs" formed from the signal "Si bound to Cs" and the signal "Si not bound to Cs" has in a starting from the surface of Forsterite layer measured sputtering depth of 2 µm to 8 µm exactly a local maximum, and Requirement B) the maximum of the course of the quotient "Si bonded to Cs"/"Si not bonded to Cs" determined according to requirement A) has a maximum value of 0.01-0.3.
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