WO2013038020A1

WO2013038020A1 - Nichtkornorientiertes höherfester elektroband mit hoher polarisation und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: WO2013038020A1
Application number: PCT/EP2012/068276
Authority: WO
Inventors: Franz Dorninger; Roman Sonnleitner; Herbert Kreuzer
Original assignee: Voestalpine Stahl Gmbh
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US20140373340A1; MX2014003159A; EP2756106A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein höherfestes, nicht kornorientiertes Elektroband mit hoher Polarisation, wobei das Elektroband aus einer Stahllegierung besteht, wobei die Grenzen der folgenden Elemente eingehalten werden: Mn 0,35 Masse-% - 0,65 Masse-%, Si 2,0 Masse-% - 3,0 Masse-%, Al 0,8 Masse-% - 1,4 Masse-%, P 0,14 Masse-% - 0,24 Masse-% sowie in Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

NICHTKORNORIENTIERTES HÖHERFESTES ELEKTROBAND MIT HOHER POLARISATION UND

VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft ein höherfestes Elektroband mit hoher Polarisation und ein Verfahren zum Herstellen des höherfesten Elektrobandes mit hoher Polarisation sowie dessen Verwendung.

Stator- und Rotorpakete von Elektromotoren und Generatoren sowie Lamellenpakete von Transformatoren werden aus sogenanntem Elektroband hergestellt. Bei Elektroband handelt es sich um ein Bandstahlblech, beispielsweise mit Dicken zwischen 0,1 mm und 2 mm.

Dieses Bandstahlblech wird in die benötigten Formen gestanzt und aus den einzelnen gestanzten Bestandteilen werden die entsprechenden Pakete zusammengefügt, welche anschließend zu fer^¬ tigen Elektromotoren, Generatoren oder Transformatoren verarbeitet werden. Bei diesen Stanzverfahren werden üblicherweise, um den Verschnitt zu reduzieren, sowohl die Läufer- als auch die Statorteile aus demselben Blech gestanzt, haben also die entsprechend gleichen Eigenschaften. Wird in einer Spule ein derartiger Eisenkern (paketierte Bleche) eingesetzt, so wird durch dessen ferromagnetische Eigenschaften, die vom Stahlhersteller voreingestellt werden, oder zumindest soweit vorberei^¬ tet werden, dass sie durch ein abschließendes Glühen beim Anwender eingestellt werden, die Permeabilität und damit auch die magnetische Flussdichte in der Spule erhöht. Hierdurch kann die Anzahl der Windungen verringert werden, um eine benötigte Induktivität zu erreichen. Weil das Eisen des Kerns ein elektrischer Leiter ist, fließt in einer von Wechselstrom durchflossenen Spule mit Eisenkern in diesem ein Strom in einer quasi kurz geschlossenen Windung, der Wirbelstrom genannt wird. Dieser Wirbelstrom wird geringer, wenn der Kern nicht aus einem Stück Eisen sondern aus einem Stapel der bereits beschriebenen Eisenbleche besteht.

Elektroband soll eine leichte Magnetisierbarkeit aufweisen, d.h. die benötigte Polarisation J bzw. Induktion (Flussdichte) B schon bei einer kleinen Feldstärke H erreichen. Dadurch können die Wicklungsströme und der Materialbedarf für Wicklung und Kern klein gehalten werden.

Des Weiteren soll es einen niedrigen Ummagnetisierungsverlust P aufweisen, d.h. nur einen kleinen Teil an elektrischer Leistung in Wärme umsetzen, um einen hohen Wirkungsgrad und eine konstruktiv leichte Wärmeabfuhr zu erreichen.

Bei Kleinmaschinen ist das wichtigste Auswahlkriterium für den Kernwerkstoff die nutzbare Polarisation, d.h. es soll eine möglichst hohe Induktion bei einer vorgegebenen Feldstärke vorhanden sein. Mit zunehmender Leistung und Einschaltdauer kommt dem Verlust an elektrischer Energie und damit dem Prob^¬ lem der Wärmeabfuhr wachsende Bedeutung zu. Bei großen Maschinen ist deshalb der Ummagnetisierungsverlust ein entscheiden^¬ des Kriterium.

Derartige Elektrobänder bestehen aus einem relativ weichen Stahlmaterial. Insbesondere im Motoren- und Generatorenbau ist es für die Hersteller einerseits interessant die Luftspalte zu verringern, weil dies die magnetische Effektivität erhöht, an^¬ dererseits treten insbesondere bei sehr schnell drehenden Mo^¬ toren und insbesondere Generatoren sehr hohe Fliehkräfte auf. Insbesondere bei Generatoren können die Rotoren relativ groß sein, so dass bei den bewegten Massen sehr hohe Fliehkräfte auftreten können. Diese sehr hohen Fliehkräfte führen einerseits dazu, dass eine Streckung stattfindet, so dass sehr enge Luftspalte schwierig zu realisieren sind, andererseits können die hohen Fliehkräfte auch zu einem Versagen des Rotormaterials führen.

Um diesen Problemen zu begegnen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Elektroband mit höheren Festigkeitseigenschaften auszubilden .

Um die Festigkeitseigenschaften von Elektroband zu erhöhen wird üblicherweise mit Aluminium-Silizium-Legierungskonzepten gearbeitet. Solche Legierungskonzepte sind beispielsweise aus der JP 2010090474 A bekannt, bei der ein relativ hoher Siliziumanteil eingesetzt wird. Einen allgemeineren Überblick lie^¬ fert ein Skriptum "4th International Conference on Magnetism and Metallurgy", WMM '10, Freiberg, Germany, "Magnetic and Me- chanical Properties of Newly Developed High-Strength Non- Oriented Electrical Steel", Seiten 277 bis 281.

Zudem sind aus der EP 2031 079 AI ein hochfestes elektromagne^¬ tisches Stahlband und ein Verfahren zum Herstellen desselbigen bekannt. Aus dieser Schrift ist es bekannt, dass Kupfer den Rekristallisationsgrad steigert, wobei der Gehalt geringer als 0,1 Masse-%, insbesondere geringer als 0,01 Masse-% sein soll.

Aufgabe der Erfindung ist es ein höherfestes Elektroband zu schaffen, welches neben einer hohen Festigkeit sehr gute magnetische Eigenschaften und im Vergleich zu hoch Si- oder hoch AI legiertem Elektroband hohe Polarisationswerte hat.

Die Aufgabe wird mit einem Elektroband mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet. Es ist eine weitere Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes zu schaffen. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkma^¬ len des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die hier beschriebenen Festigkeiten liegen in folgenden Berei

Reh (quer zur Walzrichtung) : 400 MPa - 650 MPa, insbesondere 420 - 620 MPa

Rm (quer zur Walzrichtung) : 500 MPa - 700 MPa, insbesondere 520 bis 650 MPa

Die Polarisation bei 5000A/m (J50) soll erfindungsgemäß dabei folgenden Mindestwert unabhängig von der Dicke des Materials und von der Festigkeit erreichen:

J 50 > 1, 65 T

Die Ummagnetisierungsverluste sind abhängig von der Blechdi^¬ cke, können beispielhaft für folgende gängige Dicken folgen^¬ dermaßen angegeben werden (für sämtliche Festigkeitsbereiche) :

Dicke 0,35 mm: 2,3 < P15 < 6 W/kg

Dicke 0 , 5 mm: 2,5 < P15 < 7 W/kg

Dicke 0 , 65 mm: 3 < P15 < 8 W/kg

Dicke 1 mm: 4,5 < P15 < 12 W/kg

Der Verfestigungsmechanismus bei der Erfindung beruht auf der sogenannten Mischkristall-Härtung. Im Stand der Technik wird Silizium für die Mischkristall-Härtung verwendet, wobei der Härteeffekt des Siliziums allerdings beschränkt ist und etwa +70 MPa pro zugegebenem Masse-% Silizium beträgt. Der Effekt wird dadurch erzielt, dass beim kubisch raumzentrierten Gitter eines vollferritischen Elektroblechs die Siliziumatome am Git^¬ ter sitzen, d. h. Eisen substituieren.

Werden nachfolgend Gehalte angegeben, verstehen sich diese immer als Masse-%.

Im Gegensatz zu üblichen Legierungskonzepten wird erfindungsgemäß ein Legierungskonzept mit Phosphor bevorzugt, dessen Mischkristall verfestigende Wirkung je zugegebenem Masse-% Phosphor deutlich höher ist als die von Silizium oder Aluminium. Zulegieren von Silizium und Aluminium hat zwar den Vorteil, dass durch Erhöhung des spezifischen Widerstandes die Ummagnetisierungsverluste sinken, was einen positiven Effekt für die magnetischen Eigenschaften bringt, allerdings gleichzeitig die Polarisationswerte sinken und damit die magneti^¬ schen Eigenschaften verschlechtert werden. Versuche mit Varia^¬ tion von den Elementen Silizium, Aluminium, Mangan und Phosphor haben gezeigt, dass einzig die Zugabe von Phosphor sowohl die Festigkeitswerte steigert, die Ummagnetisierungsverluste senkt und die Polarisationen nicht negativ beeinflusst.

Folgende lineare Zusammenhänge zwischen den Legierungselemen^¬ ten und der Glühtemperatur und den magnetischen und mechanischen Eigenschaften konnten für Material in Dicke 0,5 mm unter den unten angegebenen Bedingungen ermittelt werden:

Zugfestigkeit Rm (MPa) :

Rm (MPa) = 556 + C*2438 + Si*76,3 + Mn*46,3 + P*341 +

Al*33,03 - T*0,311

Durch diese Linearkombination können 95, 6 % der Variabilität der Zielgröße Rm erklärt werden (R^A2=0,956). Der nichterklärbare, zufällige Fehler ist normalverteilt mit σ=7, 27.

Die Prognoseformel ist gültig, falls die Einflußgrößen folgen- de Bedingungen erfüllen:

C Kohlenstoff in wt%: 0 , 002<=C<=0 , 008

Si Silizium in wt%: 0,5 <=Si<=3,2

Mn Mangan in wt%: 0,2 <=Mn<=0,65

P Phosphor in wt%: 0,01 <=P<=0,18

AI Aluminium in wt%: 0,1 < 1,3

T Glühtemperatur in °C: 800<=T<=980

Glühdauer in sec: 60

Ummagnetisierungsverluste P15 bei 1,5T und 50 Hz:

P15 (W/kg) = 14,44 + C*34,7 - Si*0,355 + Mn*0,413 - P*l,893 - Al*0,199 - T*0,0111

Durch diese Linearkombination können 87,9 % der Variabilität der Zielgröße P15 erklärt werden (R^A2=0,879).

Der nichterklärbare, zufällige Fehler ist normalverteilt mit o=0, 246.

Die Prognoseformel ist gültig, falls die Einflußgrößen folgen^¬ de Bedingungen erfüllen:

C Kohlenstoff in wt%: 0,002<=C<=0,

Si Silizium in wt%: 0,5 <=Si<=3,2

Mn Mangan in wt%: 0,2 <=Mn<=0,65

P Phosphor in wt%: 0,01 <=P<=0,18 AI Aluminium in wt%: 0,1 < 1,3

T Glühtemperatur in °C: 750<=T<=980

Glühdauer in sec: 60 Polarisation J50 bei 5000 A/m:

J50 (mT) = 1,876 + C*l,57 - Si *0,021 - Mn* 0,046 - Al*0,022 + P*0,003 - T *139*10-6

Durch diese Linearkombination können 86,3 % der Variabilität der Zielgröße J50 erklärt werden (R^A2=0,863).

Der nichterklärbare, zufällige Fehler ist normalverteilt mit o=0, 009.

C Kohlenstoff in wt%: 0 , 002<=C<=0 , 008

Si Silizium in wt%: 0,5 <=Si<=3,2

Mn Mangan in wt%: 0,2 <=Mn<=0,65

P Phosphor in wt%: 0,01 <=P<=0,18

AI Aluminium in wt%: 0,1 < 1,3

T Glühtemperatur in °C: 750<=T<=980

Glühdauer in sec: 60

Die Formel ist in den oben genannten Bereichen innerhalb der Toleranzen für die einzelnen Einflußgrößen für Material in Dicke 0,5 mm anwendbar, kann aber nicht für Material mit abwei^¬ chender Dicke (z. B. 0,35 mm oder 0,65 mm) mit denselben Koeffizienten verwendet werden. Eine grobe Abschätzung für den Einfluss der einzelnen Legierungselemente ist aber zulässig. Beispiel zur Anwendung der Formel:

Material mit der Zusammensetzung:

C: 0,004 wt%

Si: 2,4 wt%

AI: 1,0 wt%

Mn: 0,5 wt%

P: 0,01 wt% erreicht bei einer Glühtemperatur von 980 °C entsprechend der Formel folgende Werte:

P15 : 2, 83 W/kg

J50: 1,651 T

Rm: 504 MPa

Eine Erhöhung von Si um 1 wt% auf 3,4 wt% bei gleichzeitiger Beibehaltung der anderen Elemente bringt folgende Änderungen der mechanischen und magnetischen Eigenschaften:

P15: 2,48 W/kg: Reduktion um 0,355 W/kg

J50: 1,63 T: Reduktion um 0,021 T

Rm: 580 MPa: Steigerung um 76 MPa

Wird nun der P Gehalt um 0,2 wt% erhöht auf 0,21 wt% bei gleichzeitiger Beibehaltung der anderen Elemente:

P15: 2,45 W/kg: Reduktion um 0,379 W/kg

J50: 1,635 T: Steigerung um 0,006 T

Rm: 572 MPa: Steigerung um 68 MPa

Das Beispiel zeigt, dass Phosphor und Silizium bei der ent^¬ sprechenden Steigerung der Elemente in der Analyse jeweils in ähnlichem Umfang die Ummagnetisierungsverluste erniedrigen und die Zugfestigkeit erhöhen (positiv beeinflussen) , lediglich aber P die Polarisationen nicht negativ beeinflusst.

Folgender Einfluss der Legierungselemente und der Glühtempera^¬ tur auf die magnetischen und mechanischen Eigenschaften konnte für Material in Dicke 0,5 mm unter den unten angegebenen Bedingungen ermittelt werden:

Zugfestigkeit Rm (MPa) :

Rm (MPa) = 556 + C*2438 + Si*76,3 + Mn*46,3 + P*341 +

Al*33,03 - T*0,311

Ummagnetisierungsverluste P15 bei 1,5T und 50 Hz:

Polarisation J50 bei 5000 A/m:

J50 (mT) = 1,876 + C*l,57 - Si *0,026 - Mn* 0,046 - Al*0,0218 + P*0,003 - T *139*10-6 wobei

C Kohlenstoff in wt%: < 0,006

Si Silizium in wt%: 0,3 < Si < 3,5

Mn Mangan in wt%: 0,2 < Mn < 1

P Phosphor in wt%: 0,01 < 0,24

AI Aluminium in wt%: 0,3 < 1,5

T Glühtemperatur in °C: 740 - 1000 (insbesondere 850 - 980°C) Glühdauer in sec: 60

Die Formel ist in den oben genannten Bereichen innerhalb der Toleranzen für die einzelnen Größen für Material in Dicke 0,5 mm anwendbar, kann aber nicht für Material mit abweichender Dicke (z. B. 0,35 mm oder 0,65 mm) mit den gleichen Koeffizienten verwendet werden. Eine grobe Abschätzung für den Einfluss der einzelnen Legierungselemente ist aber zulässig.

Beispiel zur Anwendung der Formel:

Material mit der Zusammensetzung:

C: 0,004 wt%

Si: 2,4 wt%

AI: 1,0 wt%

Mn: 0,5 wt%

P15 : 2, 83 W/kg

J50 : 1, 639 T

Rm: 504 MPa

P15: 2,48 W/kg: Reduktion um 0,355 W/kg

J50: 1,613 T: Reduktion um 0,026 T

Rm: 580 MPa: Steigerung um 76 MPa

P15: 2,45 W/kg: Reduktion um 0,379 W/kg

J50: 1,635 T: Steigerung um 0,006 T Rm: 572 MPa: Steigerung um 68 MPa

Hierbei haben Versuche gezeigt, dass mit einem P-Gehalt klei^¬ ner als 0,14 Masse-% die erfindungsgemäß geforderten magneti^¬ schen und mechanischen Eigenschaften über den gesamten Wertebereich nicht erreicht wurden. Bei einem P-Gehalt größer als 0,24 Masse-% hat sich in Versuchen gezeigt, dass die Herstell^¬ barkeit nicht mehr gegeben ist. Im erfindungsgemäßen Bereich des P-Gehaltes von 0,14 Masse-% bis 0,24 Masse-% hat sich ge^¬ zeigt, dass sowohl die Herstellbarkeit als auch das Erreichen der geforderten mechanischen und magnetischen Eigenschaften gegeben ist. Es ist bekannt, dass unterschiedliche Mechanismen für die Versprödung des Werkstoffes durch das Zulegieren von Si oder P verantwortlich sind. Silizium wirkt dabei als inhe- rent versprödend und bewirkt dadurch hauptsächlich Spaltbruch. Phosphor ist als Element bekannt, dass vorwiegend an die Korn^¬ grenzen segregiert und dabei die Korngrenzen schwächt und so zum Korngrenzenbruch führt. Der vorwiegend an den Korngrenzen sitzende gelöste Kohlenstoff verhindert aber dabei, dass Phos^¬ phor die Korngrenzen schwächt. Dieser Effekt führt zu einer überraschend guten Duktilität. Bei der erfindungsgemäßen Kombination von Silizium, Aluminium und Phosphor würde der Fachmann üblicherweise eine hohe Sprödigkeit erwarten, die jedoch überraschenderweise nicht auftritt. Zudem ist auch der positi^¬ ve Effekt von Phosphor zur Absenkung der Wirbelstromverluste bekannt . Bei der Erfindung hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist mit einer erhöhten Haspeltemperatur, insbesondere zwischen ca. 600°C bis 750°C zu arbeiten.

Erfindungsgemäß wird ein Elektroband so eingestellt, dass die Grenzen der folgenden Elemente eingehalten werden:

Mn 0, 35 - 0, 65

Si 2,0 - 3,0

AI 0,8 - 1,4

P 0,14 - 0,24

Insbesondere beträgt der Kohlenstoffgehalt < 0,005 Masse-%, Silizium 2,2 Masse-% - 2,6 Masse-%, Mangan 0,4 Masse-% - 0,6 Masse-%, Phosphor 0,14 Masse-% - 0,19 Masse-%, Schwefel < 0,008 Masse-%, Aluminium 0,9 Masse-% - 1,3 Masse-%, Stick^¬ stoff < 0,0070 Masse-%, Titan < 0,005 Masse-%, Vanadium < 0,01 Masse-%, Chrom < 0,05 Masse-%, Niob < 0,02 Masse-% und Molybdän < 0,01 Masse-%, Rest: erschmelzungsbedingte Unrein^¬ heiten. Bezüglich einige Elemente bzw. Verunreinigungen werden die folgenden Werte angestrebt:

Im Ergebnis wird ein höherfestes Elektroband erzielt mit einer Streckgrenze Reh zwischen 400 MPa und 650 MPa und einer Zug^¬ festigkeit zwischen 500 MPa und 700 MPa, wobei folgende Pola^¬ risation mindestens erreicht werden muss:

J50 erreicht einen Wert > 1,65 T unabhängig von der Banddicke im Bereich zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0 , 3 mm und 1 mm) Die Ummagnetisierungsverluste sind abhängig von der Blechdi^¬ cke, können beispielhaft für folgende gängige Dicken folgen^¬ dermaßen angegeben werden für sämtliche Festigkeitsbereiche:

Dicke 0,35 mm: 2,3 < P15 < 6 W/kg

Dicke 0 , 5 mm: 2,5 < P15 < 7 W/kg

Dicke 0 , 65 mm: 3 < P15 < 8 W/kg

Dicke 1 mm: 4,5 < P15 < 12 W/kg

Insbesondere betrifft die Erfindung ein höherfestes Elektro- band, wobei das Elektroband aus einer Stahllegierung besteht, wobei die Grenzen der folgenden Elemente eingehalten werden:

Mn 0,35 - 0,65

Si 2,0 - 3,0

AI 0,8 - 1,4

P 0,14 - 0,24

Für das Erreichen der hohen Polarisation für sämtliche Festigkeitsbereiche ist keine optionale Warmbandglühung zwischen dem Warm- und Kaltwalzen durchzuführen.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu^¬ tert. Es zeigen dabei:

Figur 1: ein Schliffbild eines Stahlbandes, welches nicht er^¬ findungsgemäß ist und eine Dicke von 0,5 mm besitzt;

Figur 2: ein erfindungsgemäßes Band mit 0,65 mm Dicke;

Figur 3: ein nicht-erfindungsgemäßes Band mit einer Dicke von

0,35 mm . Die Figuren zeigen drei unterschiedliche Elektrostahlbänder, wobei das in Figur 1 gezeigte und im nachfolgenden Beispiel als Band 1 bezeichnete Band ein hohen Siliziumanteil besitzt und bei 970 °C geglüht wurde. Es hat ein grobes Gefüge.

Das in Figur 2 gezeigte erfindungsgemäße Band 4 besitzt eine Dicke von 0,65 mm hat einen sehr hohen Phosphorgehalt und wird bei 850°C geglüht. Es hat ein feinkörniges, komplett rekris^¬ tallisiertes Gefüge.

Figur 3 zeigt das Elektrostahlband Nummer 5 aus den Beispielen welches nicht erfindungsgemäß ist, bei einer Dicke von

0,35 mm. Es besitzt einen sehr hohen Siliziumgehalt und wurde bei 740°C geglüht und besitzt ein feinkörniges, komplett rekristallisiertes Gefüge.

Bei hoher Schlussglühtemperatur (970°C) lassen sich hohe

Festigkeiten und niedriger Ummagnetisierungsverluste auch im Vergleich zu Hochphosphor realisieren. Die erzielbaren Polarisationen sind allerdings deutlich geringer und erreichen die erfindungsgemäß geforderten J50 > 1,65 T nicht (Beispiel 1) .

Je geringer die Schlussglühtemperatur gewählt wird, desto höhere Festigkeiten bei gleichzeitig guten magnetischen Eigenschaften lassen sich durch das Hoch-Phosphor-Konzept realisie^¬ ren (Beispiel 2 und 3) . Sichtbar ist die kornfeinernde Wirkung von Phosphor beim Band 4 (Figur 2), welches trotz deutlich höherer Temperatur (850°C zu 740°C) eine vergleichbare Korngröße wie das Band 5, welches nicht erfindungsgemäß ist (Figur 3) ermöglicht. Bei tieferen Glühtemperaturen (< 800°C) lassen sich höchste Festigkeiten mit hohem Phosphorgehalt erzielen. Die Unterscheidung zwischen grob und fein wird wie folgt defi^¬ niert, grobes Gefüge weist Körner (die überwiegende Mehrzahl > 50 ym, insbesondere > 100 ym auf, während feines Gefüge Kör^¬ ner < 50 ym aufweist. Selbstverständlich können vereinzelt Körner auftreten, die außerhalb dieser Grenzen liegen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei verschiedene erfindungsgemäße Zusammensetzungen angege^¬ ben sind, wobei die Abkürzungen in den Beispielen wie folgt definiert sind:

Reh = obere Streckgrenze

Rm = Zugfestigkeit

A80 = Bruchdehnung

P15 = Ummagnetisierungsverlust bei 50 Hz und 1,5 T

J50 = Polarisation bei einer Feldstärke von 5.000 A/m

Folgende Beispiele von Produktionsproben sollen die oben beschriebenen Zusammenhänge dokumentieren und die Vorteile eines Hoch-Phosphor Konzeptes für das Erreichen von hochfestem

Elektroband mit hohen Polarisationswerten zeigen. Die Beispiele beziehen sich auf 3 unterschiedliche Materialdicken (0,35 mm, 0,5 mm und 0,65 mm) in unterschiedlichen Festigkeitsstufen .

Beispiel 1 :

ReH > 400 MPa, Rm > 500 MPa

Das Warmband wird zu Kaltband in einem Kaltwalzprozess konti^¬ nuierlich gewalzt zu einer Kaltbanddicke von 0,5 mm. Anschlie^¬ ßend wurde das Material an einem kontinuierliche Schlussglüh- aggregat bei einer Schlussglühtemperatur von 970°C für 60 s geglüht . Es wurden zwei Bänder mit unterschiedlichem Analysekonzept produziert: Band 1 mit erhöhtem Silizium Gehalt, Band 2 mit erhöhtem Phosphor Gehalt:

Band 1 Band 2 cht erfindungsgemäß) (erfindungsgemäß )

0,0038 0,0048

3, 22 2, 35

0, 98 1,04

0,45 0,56

0,014 0,15

Mit diesen Parametern ließen sich die folgenden Eigenschaften erzielen :

450 MPa 435 MPa

570 Mpa 553 MPa

23,6 % 27, 9%

2,58 W/kg 2, 64 W/kg

1, 642 T 1, 668 T

Beispiel 2 :

ReH > 480 MPa, Rm > 550 MPa

Das Warmband wird zu Kaltband in einem Kaltwalzprozess konti^¬ nuierlich gewalzt zu einer Kaltbanddicke von 0,65 mm. An^¬ schließend wurde das Material an einem kontinuierliche

Schlussglühaggregat bei einer Schlussglühtemperatur von 850°C für 75 s geglüht. Es wurden zwei Bänder mit unterschiedlichem Analysekonzept produziert: Band 3 mit erhöhtem Silizium Gehalt, Band 4 mit erhöhtem Phosphor Gehalt:

Band 3 Band 4 cht erfindungsgemäß) (erfindungsgemäß )

0,0048 0.0044

2,83 2, 34

0, 98 1, 02

0,43 0,51

0, 012 0,149

Mit diesen Parametern ließen sich die folgenden Eigenschaften erzielen :

495 MPa 535 MPa

590 Mpa 620 MPa

22,4 % 24, 1%

4, 85 W/kg 5, 14 W/kg

1, 647 T 1, 664 T

Beispiel 3:

ReH > 550 MPa, Rm > 600 MPa

Das Warmband wird zu Kaltband in einem Kaltwalzprozess konti^¬ nuierlich gewalzt zu einer Kaltbanddicke von 0,35 mm. An^¬ schließend wurde das Material an einem kontinuierliche

Schlussglühaggregat bei einer Schlussglühtemperatur von 740°C für 120 s geglüht. Es wurden zwei Bänder mit unterschiedlichem Analysekonzept produziert: Band 5 mit erhöhtem Silizium Gehalt, Band 6 mit erhöhtem Phosphor Gehalt:

Band 5 Band 6 cht erfindungsgemäß) (erfindungsgemäß )

0,0043 0,0041

3,25 2,39

1,01 1,05

0, 52 0,48

0,011 0, 193

Mit diesen Parametern ließen sich die folgenden Eigenschaften erzielen :

562 MPa 605 MPa

635 Mpa 652 MPa

19,4 % 18,1%

5, 15 W/kg 5, 04 W/kg

1, 648 T 1, 674 T

Es wird darauf hingewiesen, dass die Unterschiede in den Wer^¬ ten zwischen den nicht erfindungsgemäßen Bändern und den erfindungsgemäßen Bändern in dem J50-Bereich teilweise nicht sehr hoch erscheinen mögen, tatsächlich ist es aber so, dass hier bereits Unterschiede im Tausendstelbereich entscheidend sind .

Claims

Patentansprüche

1. Höherfestes, nicht kornorientiertes Elektroband mit hoher Polarisation, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroband aus einer Stahllegierung besteht, wobei die Grenzen der folgenden Elemente eingehalten werden:

Mn 0,35 Masse-% - 0,65 Masse-%

Si 2,0 Masse-% - 3,0 Masse-%

AI 0,8 Masse-% - 1,4 Masse-%

P 0,14 Masse-% - 0,24 Masse-%

2. Elektroband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt unter 0,05 % beträgt.

3. Elektroband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlanalyse wie folgt eingestellt ist: c < 0, 005 Masse-%,

Si 2,3 Masse-% - 2,4 % Masse-,

Mn 0,48 Masse-% - 0,53 Masse-%,

P 0,14 Masse-% - 0,15 Masse-%,

S <0, 008 Masse-%,

AI 1,0 Masse-% - 1,1 Masse-%,

N < 0, 005 Masse-%,

Ti < 0, 005 Masse-%,

Vd < 0,01 Masse-%,

Cr < 0,02 Masse-%,

Nb < 0,02 Masse-%,

Mb < 0, 008 Masse-%,

Rest : Eisen sowie erschmelzungsbedingte Unreinheiten.

4. Elektroband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich einige Elemente bzw Verunreinigungen die folgenden Werte eingehalten werden:

5. Elektroband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da^¬ durch gekennzeichnet, dass die Festigkeit Reh (quer zur Walzrichtung) 400 MPa bis 650 MPa, insbesondere 420 MPa bis 620 MPa beträgt.

6. Elektroband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da^¬ durch gekennzeichnet, dass die Festigkeit Rm (quer zur Walzrichtung) 500 MPa bis 700 MPa, vorzugsweise 520 MPa bis 650 MPa beträgt.

7. Elektroband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisation bei 5.000 A/m (J50) unabhängig von der Dicke und von der Festigkeit

J50 > 1, 65 T beträgt .

Elektroband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, dass die Ummagnetisierungsverl abhängig von der Blechdicke wie folgt liegen:

Dicke 0,35 mm: 2,3 < P15 < 6 W/kg

Dicke 0 , 5 mm: 2,5 < P15 < 7 W/kg

Dicke 0 , 65 mm: 3 < P15 < 8 W/kg

Dicke 1 mm: 4,5 < P15 < 12 W/kg

9. Verfahren zum Herstellen eines Elektrobandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit Rm (MPa) mit der folgenden Formel eingestellt wird :

Rm (MPa) = 556 + C*2438 + Si*76,3 + Mn*46,3 + P*341 +

Al*33,03 - T*0,311

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ummagnetisierungsverlust P15 bei 1,5 T und 50 Hz wie folgt eingestellt wird:

P15 (W/kg) = 14,44 + C*34,7 - Si*0,355 + Mn*0,413 - P*l,893 - Al*0,199 - T*0,0111 wobei hierbei gilt:

C Kohlenstoff in wt% 0, 002<=C<=0, 00i

Si Silizium in wt%: 0,5 <=Si<=3,2

Mn Mangan in wt%: 0,2 <=Mn<=0, 65

P Phosphor in wt%: 0,01 <=P<=0,18

AI Aluminium in wt%: 0,1 < 1,3

T Glühtemperatur in 750<=T<=980

Glühdauer in sec: 60

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisation J50 bei 5.000 A/m wie folgt einge^¬ stellt wird:

J50 (mT) = 1,876 + C*l,57 - Si *0,021 - Mn* 0,046 - Al*0,022 + P*0,003 - T *139*10-6 wobei hierbei gilt:

C Kohlenstoff in wt%: 0, 002<=C<=0, 008

Si Silizium in wt%: 0,5 <=Si<=3,2

Mn Mangan in wt%: 0,2 <=Mn<=0, 65

P Phosphor in wt%: 0,01 <=P<=0,18

AI Aluminium in wt%: 0,1 < 1,3

T Glühtemperatur in °C: 750<=T<=980

Glühdauer in sec: 60 wobei erfindungsgemäß J50 > 1,65 T beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühtemperatur 700 °C bis 1.000 °C, insbesondere 750 °C bis 970 °C beträgt, wobei für 60 sec bis 200 sec geglüht wird, wobei Rm = 500 MPa bis 800 MPa, insbesondere 520 MPa bis 700 MPa und Reh = 400 MPa bis

700 MPa, insbesondere 420 MPa bis 650 MPa und J50 > 1,63 T.

13. Verwendung eines Elektrobandes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, für Rotor- und Statorlamellenpakete von Elektromotoren oder -generatoren oder Lamellenpaketen von Transformatoren .