WO2018210690A1 - No-elektroband für e-motoren - Google Patents

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WO2018210690A1
WO2018210690A1 PCT/EP2018/062185 EP2018062185W WO2018210690A1 WO 2018210690 A1 WO2018210690 A1 WO 2018210690A1 EP 2018062185 W EP2018062185 W EP 2018062185W WO 2018210690 A1 WO2018210690 A1 WO 2018210690A1
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strip
oriented electrical
sheet according
sheet
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PCT/EP2018/062185
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Olaf Fischer
Sebastian Sieron
Silke Strauss
Karl Telger
Marco TIETZ
Anton Vidovic
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the invention relates to a non-grain-oriented electrical steel or sheet, in particular for electrical applications, a manufactured from such an electrical steel strip or sheet electrical component, a method for producing an electrical tape or sheet and the use of such an electrical tape or sheet in components for electrical engineering applications.
  • Typical uses of such sheets are electric motors and generators. Electric motors, especially when used in electromobility, are operated at higher speeds, coupled to the associated higher frequencies. The losses occurring at these high frequencies are not comparable to the losses occurring at 50 Hz.
  • the Ummagnetleitershuse over the entire speed range, which in turn is frequency-dependent, the electric motor should be as low as possible.
  • the mechanical characteristics of the electrical steel strips and sheets should be improved compared to the materials known from the prior art, in particular less negative influences on the soft magnetic properties resulting from the stamping process.
  • EP 2 612 942 discloses a non-grain-oriented electrical steel sheet or sheet comprising, in addition to iron and unavoidable impurities, 1.0 to 4.5% by weight of Si, up to 2.0% by weight of Al, up to 1, 0 wt .-% Mn, up to 0.01 wt .-% C, up to 0.01 wt .-% N, up to 0.012 wt .-% S, 0, 1 to 0.5 wt.% Ti and 0, 1 to 0.3 wt .-% P, wherein for the ratio content Ti / content P, each in wt .-%, 1.0 ⁇ content of Ti / content P ⁇ 2.0 applies.
  • the non-grain-oriented electrical steel or sheet and components made of such a metal sheet or strip for electrical applications are characterized by increased strength and at the same time good magnetic properties.
  • the NO electrical steel strip or sheet is produced by cold-rolling a hot strip consisting of a steel with the aforementioned composition into a cold strip and then subjecting this cold strip to a final annealing.
  • the polarizability at low frequencies and the mechanical properties of the electrical tapes or sheets according to EP 2 612 942 are still to be improved.
  • EP 2 840 157 discloses a non-grain oriented electrical steel or sheet, in particular for electrotechnical applications, made of a steel containing, in addition to iron and unavoidable impurities, 2.0 to 4.5% by weight of Si, 0.03 to 0.3% by weight % Si, up to 2.0% by weight Al, up to 1.0% by weight Mn, up to 0.01% by weight C, up to 0.01% by weight N, up to 0.001 wt.% S and up to 0.015 wt.% P, ternary Fe-Si-Zr precipitates being present in the microstructure of the electrical steel strip or sheet.
  • EP 2 840 157 also discloses a method for producing such electrical tapes and sheets which includes a finish annealing. The polarizability at low field strengths and the mechanical properties of the electrical tape according to EP 2 840 157 are still to be improved.
  • WO 00/65103 A2 discloses a process for the production of non-grain-oriented electrical sheet in which a steel prematerial containing less than 0.06% by weight of C, 0.03 to 2.5% by weight of Si, less than 0 , 4 wt .-% Al, 0.05 to 1 wt .-% Mn and less than 0.02 wt .-% S, is hot rolled to a hot strip with a thickness of less than 3.5 mm, then pickled and after the pickling is rolled into a cold strip having a thickness of 0.2 to 1 mm.
  • the mechanical and magnetic properties of the electrical steel according to WO 00/65103 A2 can also be improved.
  • the invention is therefore based on the object to provide electrical steel bands and sheets, which allow for use in electric motors, which can be used preferably in electric vehicles, even at low field strengths high polarization, so that when starting with the electric vehicles and at low speeds high torque is required. Furthermore, it is also necessary that over the entire used speed range of the electric motor, a high polarization is achieved both in the lower and in the higher field strength range. Furthermore, the Ummagnetleiters- losses when changing the speed of the electric motor should be as low as possible.
  • the mechanical characteristics of the electrical steel strips and sheets should be improved compared to the materials known from the prior art, in particular less negative influences on the soft magnetic properties resulting from the stamping process.
  • a non-grain-oriented electrical steel or sheet in particular for electrical applications, wherein the ratio of polarization at a field strength of 100 A / m J 10 o to the polarization at a field strength of 2500 A / m J25oo> each measured at 50 Hz, at least 0.5, the electrical steel or sheet has a thickness of at most 0.35 mm and the electrical resistivity is 0.40 to 0.70 ⁇ at a temperature of 50 ° C, by a non-grain oriented electrical steel or sheet produced, preferably produced, in a method comprising a final annealing at a temperature of 950 to 1100 ° C for a maximum of 90 s, by a method for producing the non-grain oriented electrical strip or sheet according to the invention, comprising at least the following method steps : Providing a hot strip that consists of a steel, in addition to iron and unavoidable impurities 2.3 b is 3.40% by weight of Si, 0.3 to 1.1% by weight of
  • a non-grain-oriented electrical steel strip or sheet obtained according to the invention, in particular for electrotechnical applications, is preferably made of a steel which has 2.30 to 3.40 wt.%, Preferably 3.00 to 3.40 wt. 0.30 to 1, 10 wt .-%, preferably 0.60 to 1, 10 wt .-%, Al, 0.07 to 0.25 wt .-%, preferably 0.07 to 0, 17 wt. %, Mn, up to 0.030 wt .-%, P, and the remainder iron and unavoidable impurities with a preferably resulting therefrom resulting electrical resistivity of 0.40 to 0.70 ⁇ , more preferably 0.42 to 0.65 ⁇ at a temperature of 50 ° C.
  • the amounts of the individual elements contained in the steel preferably used according to the invention are determined by methods known to those skilled in the art, for example by a chemical analysis according to DIN EN 10351: 2011-05 "Chemical analysis of iron materials - Analysis of unalloyed and low-alloyed steels by means of optical emission Inductively coupled plasma spectrometry.
  • P is present in an amount of up to 0.030% by weight, preferably P is present in at least 0.005% by weight.
  • Possible impurities in the context of this invention are selected from the group consisting of C, S, Ti, N and mixtures thereof.
  • the sum of the amounts of any impurities present in the group mentioned should not exceed 100 ppm.
  • the inventors of the present invention have found that the requirements for an electrical steel strip or sheet at a frequency of 50 Hz can not be compared with those at higher frequencies. Therefore, the electrical strip or sheet according to the invention and a method for its production have been developed, which brings particular advantages for frequency range of 400 - 1000 Hz, so as to achieve the objects of the invention.
  • the present invention relates to the non-grain oriented electrical steel strip or sheet of the present invention having very low specific grain sizes. Particularly preferred is in the electrical steel strip or sheet according to the invention a particle size of 50 to 130 ⁇ , preferably 70 to 100 ⁇ ago.
  • the grain size of the electrical strip or sheet according to the invention can be determined by all methods known to the person skilled in the art, for example by microstructural examination by means of light microscopy according to ASTM El 12 "Standard Test Methods for Determining Average Grain Size".
  • the electrical steel or sheet metal according to the invention has the property that, on the one hand, the influence of the cold forming on the punching edges is less pronounced during the processing of the bands or sheets by punching, so that the use of the strips or sheets is possible no further process steps for processing the punch edges are necessary.
  • the bands or sheets according to the invention have due to the low grain diameter particularly good soft magnetic properties, for example, the magnetic properties are disturbed only in a very narrow strip directly to the punching edges. This property of the electrical tapes or sheets according to the invention is particularly advantageous for very narrow webs in electric motors.
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention furthermore has particularly low remagnetization losses P.
  • the term P li5 / 5 o means, for example, the magnetization loss P at a polarization of 1.5 T and a frequency of 50 Hz.
  • the magnetic reversal losses P can be determined according to the invention by all methods known to the person skilled in the art, in particular by means of an Epstein frame , in particular according to DIN EN 60404-2: 2009-01: Magnetic materials - Part 2: Method for determining the magnetic properties of electrical steel strip and sheet using an Epstein frame ". Q) or mixed alignment (M).
  • the electrical tapes or sheets according to the invention have the following core losses, in each case values for the mixed alignment (M):
  • the electrical bands or sheets according to the invention have particularly low losses both at low and at high frequencies.
  • This advantage according to the invention is particularly advantageous when using the electrical tapes or sheets in electric motors for electric vehicles, since the losses should be as low as possible over the entire speed range when driving.
  • the ratio ⁇ , ⁇ ⁇ / 1.5 / 50 is also 5.0 to 10.0, preferably 5.7 to 8.0.
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention furthermore has a higher specific electrical resistance.
  • Methods for determining the specific electrical resistance are known per se to the person skilled in the art, for example by means of a four-point measurement according to DIN EN 60404-13: 2008-05 "Magnetic Materials - Part 13: Test for Measurement of Density, Resistivity and Stacking Factor of Electrical Sheet and Strip ".
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention has a specific electrical resistance at 0.40 to 0.70 ⁇ , preferably 0.52 to 0.67 ⁇ , each at a temperature of 50 ° C, on.
  • the non-grain-oriented electrical strip or sheet according to the invention is characterized in that the ratio of the polarization at a field strength of 100 A / m J 10 o to the polarization at a field strength of 2500 A / m J 2 5oo, measured at 50 Hz, at least 0.50, preferably at least 0.53, particularly preferably at least 0.55.
  • This ratio describes that the polarization is already at a low field strength of 100 A / m at least 50%, preferably at least 53%, more preferably at least 55%, the polarization at a high field strength of 2500 A / m.
  • the present invention furthermore preferably relates to the non-grain-oriented electrical strip or sheet according to the invention, wherein the ratio of the polarization at a field strength of 100 A / m J 10 o to the polarization at a field strength of 200 A / m J 20 o, each measured at 50 Hz, 0.59 to 1.0.
  • This ratio means that the electrical strip or sheet according to the invention already at a field strength of 100 A / m has 59 to 100% of the polarization which it has at a field strength of 200 A / m.
  • the electrical strip or sheet according to the invention is present in a thickness of at most 0.35 mm.
  • the present invention preferably relates to the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention, wherein it has a thickness of 0.24 to 0.33 mm, particularly preferably 0.25 to 0.32 mm, very particularly preferably 0.26 to 0.31 mm , each with a deviation of up to 8%.
  • the electrical strip or sheet is present in particularly low thicknesses, since at these low thicknesses the magnetization losses are lower than at higher thicknesses.
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention preferably has a tensile strength of> 480 N / mm 2 , preferably> 530 N / mm 2 .
  • the test is carried out in the longitudinal direction of the material, ie in the rolling direction of the electrical steel, this is generally the worse direction for the tensile strength due to possibly existing anisotropy in the material.
  • the tensile strength is determined according to the invention by methods known to the person skilled in the art, for example tensile test according to DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic Materials - Tensile Tests - Part 1: Test Method at Room Temperature".
  • the present invention relates to the inventive non-grain oriented electrical steel or sheet, wherein the tensile strength Rm is 450 to 600 N / mm 2 .
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention preferably has a yield strength of> 350 N / mm 2 , preferably> 400 N / mm 2 .
  • the yield strength is determined according to the invention by methods known to the person skilled in the art, for example tensile test according to DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic Materials - Tensile Tests - Part 1: Test Method at Room Temperature".
  • the present invention particularly preferably relates to the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention, wherein the yield strength Rp0.2 is from 330 to 480 N / mm 2 .
  • the present invention relates to the non-grain-oriented electrical strip or sheet according to the invention, wherein the breaking elongation A80 has a value of 10 to 30.
  • the present invention relates to the non-grain-oriented electrical strip or sheet according to the invention, wherein the hardness Hv5 has a value of 140 to 240.
  • the electrical strip or sheet according to the invention preferably obtains its positive properties by the above-mentioned steel grade. Furthermore, the electrical strip or sheet according to the invention preferably obtains the advantageous properties by the specific production method according to the invention, in particular by the final annealing according to the invention.
  • "annealing” is understood to mean the annealing of the electrical strip or sheet according to the invention at the end of the production process, ie as the last method step in the production in a process comprising a final annealing at a temperature of 950 to 1100 ° C for a maximum of 90 seconds.
  • the present invention therefore also relates to the non-grain-oriented electrical steel or sheet, producible, preferably produced, in a process comprising a final annealing at a temperature of 950 to 1100 ° C for a maximum of 90 s.
  • a final annealing is carried out at a temperature of 950 to 1100 ° C., preferably 980 to 1070 ° C., more preferably 980 to 1050 ° C., for example 980 ° C. or 1050 ° C.
  • the temperatures mentioned during the final annealing by up to 20 ° C upwards and down to 15 ° C downwards.
  • the final annealing according to the invention is carried out for a maximum of 90 s, preferably for a maximum of 80 s, more preferably for a maximum of 70 s.
  • the minimum duration of the final annealing is at least 10 s
  • the final annealing can be done in any manner known to those skilled in the art.
  • the final annealing is preferably carried out in a continuously operated furnace to be passed through by the electrical steel strip or sheet, in particular in a horizontal continuous furnace.
  • the described annealing takes place in one stage but not in two stages.
  • the present invention therefore preferably relates to the non-grain oriented electrical steel strip or sheet, wherein it is produced by a single stage final annealing.
  • the advantage of the single-stage final annealing compared to a two-stage final annealing is For example, that annealing at lower temperatures is possible ie the band has less oxidation.
  • a particularly preferred electrical steel according to the invention is obtained by using the above-mentioned particularly preferred type of steel with said preferred alloying elements, and treating the electrical steel strips or sheets so produced with the described final annealing.
  • an electrical strip or sheet is obtained, which is particularly advantageous, in particular with regard to further processing in the stamping process. Due to the favorable structure, in particular with respect to the grain size, a slight deterioration of the magnetic and mechanical characteristics is achieved.
  • the production of the electrical strip or sheet according to the invention is preferably carried out according to the method described below.
  • the present invention therefore furthermore relates to a method for producing the non-grain-oriented electrical strip or sheet according to the invention, comprising at least the following method steps:
  • a hot strip that consists of a steel, in addition to iron and unavoidable impurities
  • the manufacture of the hot strip provided according to the invention can be carried out conventionally as far as possible.
  • a molten steel with a composition according to the invention corresponding composition can be melted and cast into a starting material, which may be a slab or thin slab in conventional manufacturing.
  • the starting material thus produced can then be brought to a material temperature of 1020 to 1300 ° C.
  • the starting material is, if necessary, reheated or kept at the respective target temperature by utilizing the casting heat.
  • the thus heated starting material can then be hot rolled to a hot strip having a thickness which is typically 1.5 to 4 mm, in particular 2 to 3 mm.
  • the hot rolling starts in a conventional manner at a hot rolling start temperature in the finishing scale of 1000 to 1150 ° C and ends with a hot rolling end temperature of 700 to 920 ° C, especially 780 to 850 ° C.
  • the resulting hot strip can then be cooled to a coiling temperature and coiled into a coil.
  • the reel temperature is ideally chosen so that problems during subsequent cold rolling can be avoided. In practice, the reel temperature for this purpose, for example, at most 700 ° C.
  • the supplied hot strip is cold rolled to a cold strip having a thickness which is typically the thickness of the electrical strip or sheet of the invention, ie at most 0.35 mm, preferably 0.24 to 0.33 mm, more preferably 0.25 to 0.32 mm , most preferably 0.26 to 0.31 mm, each with a deviation of up to 8% corresponds.
  • the final annealing contributes significantly to improving the material properties, for example in favor of a higher strength or a lower loss of magnetization.
  • final annealing is understood to mean the annealing of the electrical strip or sheet according to the invention at the end of the production process, ie as the last method step in the production when produced in a process comprising a final annealing at a temperature of 950 to 1100 ° C for a maximum of 90 seconds.
  • a final annealing is carried out at a temperature of 950 to 1100 ° C., preferably 980 to 1070 ° C., more preferably 980 to 1050 ° C., for example 980 ° C. or 1050 ° C.
  • the temperatures mentioned during the final annealing by up to 20 ° C upwards and down to 15 ° C downwards.
  • the final annealing according to the invention is carried out for a maximum of 90 s, preferably for a maximum of 80 s, more preferably for a maximum of 70 s.
  • the minimum duration of the final annealing is at least 10 s.
  • the final annealing can be done in any manner known to those skilled in the art.
  • the final annealing is preferably carried out in a continuously operated furnace to be passed through by the electrical steel strip or sheet, in particular in a horizontal continuous furnace.
  • the present invention also relates to a component for electrotechnical applications made of an electrical steel strip or sheet according to the invention, preferably with a theoretical density of 7.55 to 7.67 kg / cm 3 .
  • components for electrical applications are electric motors, generators or transformers, in particular rotors or stators, which are preferably basic components of an electrical machine, with which one energy conversion, in particular electrical energy in mechanical, mechanical energy into electrical or electrical energy in electrical, can make.
  • the present invention further relates to the use of an electrical strip or sheet according to the invention in components for electrical applications, in particular in electric motors, generators or transformers, in particular rotors or stators, which are preferably basic components of an electrical machine, with which one energy conversion, in particular electrical Energy in mechanical, mechanical energy into electrical or electrical energy in electrical, can make.
  • Electric tapes PI to P7 according to the present invention were produced from respective hot strip grades having the compositions shown in Table 1 and the data shown in Table 2.
  • WB hot strip
  • SEW Specific Electrical Resistance
  • Rp0.2 describes the yield strength of the material and is determined in accordance with DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic materials - Tensile tests - Part 1: Test method at room temperature”.
  • the value Rm describes the tensile strength of the material and is determined according to DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic materials - Tensile tests - Part 1: Test method at room temperature”.
  • the value Hv5 describes the hardness and is determined according to DIN EN ISO 6507-1: 2006-03 "Metallic materials - Vickers hardness test - Part 1: Test method".
  • the value A80 describes the elongation at break and is determined in accordance with DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic materials - Tensile tests - Part 1: Test method at room temperature”.
  • yield ratio describes the relationship between Rp0,2 / Rm and is determined according to DIN EN ISO 6892-1: 2017-02 "Metallic Materials - Tensile Tests - Part 1: Test Method at Room Temperature”.
  • the grain diameter is determined by microstructural examination by means of light microscopy according to ASTM El 12 "Standard Test Methods for Determining Average Grain Size".
  • the polarization is determined according to DIN EN 60404-2: 2009-01: Magnetic Materials - Part 2: Method for Determining the Magnetic Properties of Electrical Steel and Sheet Using an Epstein Frame. Losses P:
  • the loss P is determined in accordance with DIN EN 60404-2: 2009-01: Magnetic materials - Part 2: Method for determining the magnetic properties of electrical steel and sheet using an Epstein frame.
  • the bending number is determined according to DIN EN ISO 7799: 200-07 "Metallic materials - sheet and strip with a thickness of less than 3 mm - back and forth bending test”.
  • the non-grain-oriented electrical steel strip or sheet according to the invention can preferably be used in electric motors, in particular for use in electric vehicles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, ein aus einem solchen Elektroband oder -blech hergestelltes elektrotechnisches Bauteil, ein Verfahren zur Erzeugung eines Elektrobands oder -blechs und die Verwendung eines solchen Elektrobands oder -blechs in Bauteilen für elektrotechnische Anwendungen.

Description

Beschreibung
NO-Elektroband für E-Motoren Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, ein aus einem solchen Elektroband oder -blech hergestelltes elektrotechnisches Bauteil, ein Verfahren zur Erzeugung eines Elektrobands oder -blechs und die Verwendung eines solchen Elektrobands oder -blechs in Bauteilen für elektrotechnische Anwendungen.
Nicht kornorientierte Elektrobänder oder -bleche, in der Fachsprache auch als "NO-Elektroband oder -blech" oder im englischen Sprachgebrauch auch als "NGO-Electrical Steel" ("NGO" = Non Grain Oriented) bezeichnet, werden zur Verstärkung des magnetischen Flusses in Eisenkernen von rotierenden elektrischen Maschinen verwendet. Typische Verwendungen solcher Bleche sind elektrische Motoren und Generatoren. Elektromotoren, gerade bei der Anwendung in der Elektromobilität, werden bei höheren Drehzahlen, gekoppelt an die damit verbundenen höheren Frequenzen, betrieben. Die bei diesen hohen Frequenzen auftretenden Verluste sind mit den bei 50Hz auftretenden Verlusten nicht vergleichbar.
Um die Effizienz solcher Maschinen zu steigern, werden möglichst hohe Drehzahlen oder große Durchmesser der im Betrieb jeweils rotierenden Bauteile angestrebt. In Folge dieses Trends sind die elektrisch relevanten, aus Elektrobändern oder -blechen der hier in Rede stehenden Art gefertigten Bauteile einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt, die von den heute zur Verfügung stehenden NO-Elektrobandsorten oft nicht erfüllt werden kann. Des Weiteren ist es gerade für die Verwendung der Elektrobänder oder -bleche in Elektromotoren, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, wichtig und gewünscht, dass bereits bei niedrigen Feldstärken eine hohe Polarisation vorliegt, damit beim Anfahren mit dem Elektrofahrzeug das gefordert hohe Drehmoment gegeben ist. Des Weiteren ist es auch notwendig, dass über den gesamten genutzten Drehzahlbereich des Elektromotors eine hohe Polarisierbarkeit erreicht wird. Weiterhin sollen die Ummagnetisierungsverluste über den gesamten Drehzahlbereich, welcher wiederum frequenzabhängig ist, des Elektromotors möglichst gering sein. Die mechanischen Kennwerte der Elektrobänder und -bleche sollen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Materialien verbessert sein, insbesondere sollen weniger negative Einflüsse auf die weichmagnetischen Eigenschaften aus dem Stanzprozess resultieren.
Technischer Hintergrund
EP 2 612 942 offenbart ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen 1,0 bis 4,5 Gew.-% Si, bis zu 2,0 Gew.-% AI, bis zu 1,0 Gew.-% Mn, bis zu 0,01 Gew.-% C, bis zu 0,01 Gew.-% N, bis zu 0,012 Gew.-% S, 0, 1 bis 0,5 Gew.% Ti und 0, 1 bis 0,3 Gew.-% P enthält, wobei für das Verhältnis Gehalt Ti/Gehalt P, jeweils in Gew.-%, 1,0 < Gehalt Ti/Gehalt P < 2,0 gilt. Das nicht kornorientierte Elektroband oder -blech und aus einem solchen Blech oder Band gefertigte Bauteile für elektrotechnische Anwendungen zeichnen sich durch erhöhte Festigkeiten und gleichzeitig gute magnetische Eigenschaften aus. Hergestellt wird das NO-Elektroband oder - blech gemäß EP 2 612 942 dadurch, dass ein aus einem Stahl mit der voranstehend genannten Zusammensetzung bestehendes Warmband zu einem Kaltband kaltgewalzt und dieses Kaltband anschließend einer Schlussglühung unterzogen wird. Die Polarisierbarkeit bei niedrigen Frequenzen und die mechanischen Eigenschaften der Elektrobänder bzw. -bleche gemäß der EP 2 612 942 sind noch zu verbessern.
EP 2 840 157 offenbart ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, hergestellt aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen 2,0 bis 4,5 Gew.-% Si, 0,03 bis 0,3 Gew.-% Si, bis zu 2,0 Gew.-% AI, bis zu 1,0 Gew.-% Mn, bis zu 0,01 Gew.-.% C, bis zu 0,01 Gew.-% N, bis zu 0,001 Gew.% S und bis zu 0,015 Gew.-% P, enthält, wobei im Gefüge des Elektrobands oder -blechs ternäre Fe-Si-Zr-Ausscheidungen vorliegen. EP 2 840 157 offenbart auch ein Verfahren zum Herstellen solcher Elektrobänder und -bleche, welches ein Schlussglühen beinhaltet. Die Polarisierbarkeit bei niedrigen Feldstärken und die mechanischen Eigenschaften des Elektrobands gemäß EP 2 840 157 sind noch zu verbessern.
WO 00/65103 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von nicht kornorientiertem Elektro- blech, bei dem ein Stahlvormaterial, das weniger als 0,06 Gew.-% C, 0,03 bis 2,5 Gew.-% Si, weniger als 0,4 Gew.-% AI, 0,05 bis 1 Gew.-% Mn und weniger als 0,02 Gew.-% S enthält, zu einem Warmband mit einer Dicke von kleiner 3,5 mm warmgewalzt wird, anschließend gebeizt und nach dem Beizen zu einem Kaltband mit einer Dicke von 0,2 bis 1 mm gewalzt wird. Die mechanischen und die magnetischen Eigenschaften des Elektroblechs gemäß WO 00/65103 A2 können ebenfalls noch verbessert werden. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, Elektrobänder und -bleche bereitzustellen, die bei der Verwendung in Elektromotoren, die bevorzugt in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden können, bereits bei niedrigen Feldstärken eine hohe Polarisation ermöglichen, so dass schon beim Anfahren mit dem Elektrof ahrzeug und bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment gefordert wird. Des Weiteren ist es auch notwendig, dass über den gesamten genutzten Drehzahlbereich des Elektromotors eine hohe Polarisation sowohl im unteren als auch im höheren Feldstärkebereich erreicht wird. Weiterhin sollen die Ummagnetisierungs- verluste bei Änderung der Drehzahl des Elektromotors möglichst gering sein. Die mechanischen Kennwerte der Elektrobänder und -bleche sollen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Materialien verbessert sein, insbesondere sollen weniger negative Einflüsse auf die weichmagnetischen Eigenschaften aus dem Stanzprozess resultieren.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, wobei das Verhältnis der Polarisation bei einer Feldstärke von 100 A/m J 10o zu der Polarisation bei einer Feldstärke von 2500 A/m J25oo> jeweils gemessen bei 50 Hz, wenigstens 0,5 beträgt, das Elektroband oder -blech eine Dicke von höchstens 0,35 mm aufweist und der spezifische elektrische Widerstand 0,40 bis 0,70 μΩιτι bei einer Temperatur von 50 °C beträgt, durch ein nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech herstellbar, bevorzugt hergestellt, in einem Verfahren umfassend eine Schluss- glühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s, durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen, nicht kornorientierten Elektrobands oder -blechs, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Warmbands, dass aus einem Stahl besteht, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen 2,3 bis 3,40 Gew.-% Si, 0,3 bis 1, 1 Gew.-% AI, 0,07 bis 0,250 Gew.-% Mn und bis zu 0,030 Gew.- % P enthält, sowie einem spezifischen elektrischen Widerstand von 0,40 bis 0,70 μΩιτι bei einer Temperatur von 50 °C, das Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband, und Schlussglühen des Kaltbands, wobei die Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s erfolgt, durch ein Bauteil für elektrotechnische Anwendungen, hergestellt aus einem erfindungsgemäßen Elektroband oder -blech und durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs in Bauteilen für elektrotechnische Anwendungen.
Ein erfindungsgemäß beschaffenes nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, ist bevorzugt aus einem Stahl hergestellt, der 2,30 bis 3,40 Gew.-%, bevorzugt 3,00 bis 3,40 Gew.-%, Si, 0,30 bis 1, 10 Gew.-%, bevorzugt 0,60 bis 1, 10 Gew.-%, AI, 0,07 bis 0,25 Gew.-%, bevorzugt 0,07 bis 0, 17 Gew.-%, Mn, bis zu 0,030 Gew.-%, P, und als Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen enthält mit einem sich hieraus bevorzugt ergebenden spezifischen elektrischen Widerstand von 0,40 bis 0,70 μΩιτι, besonders bevorzugt 0,42 bis 0,65 μΩιτι bei einer Temperatur von 50 °C. Die Mengen der einzelnen in dem erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Stahl enthaltenen Elemente werden durch dem Fachmann bekannte Verfahren bestimmt, beispielsweise durch eine chemische Analyse nach DIN EN 10351 : 2011-05„Chemische Analyse von Eisenwerkstoffen - Analyse von unlegierten und niedrig legierten Stählen mittels optischer Emissions- spektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma". Erfindungsgemäß liegt P in einer Menge von bis zu 0,030 Gew.-% vor, bevorzugt liegt P mindestens in einer Menge von wenigstens 0,005 Gew.-% vor.
Mögliche Verunreinigungen im Sinne dieser Erfindung sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C, S, Ti, N. und Mischungen davon. Die Summe der Mengen der ggf. vorliegenden Verunreinigungen aus der genannten Gruppe soll 100 ppm nicht übersteigen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Anforderungen an ein Elektroband oder -blech bei einer Frequenz von 50 Hz nicht mit denen bei höheren Frequenzen verglichen werden können. Daher wurden das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech und ein Verfahren zu dessen Herstellung entwickelt, welches speziell für Frequenzbereich von 400 - 1000 Hz Vorteile bringt, um so die erfindungsgemäßen Aufgaben zu lösen.
In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei es sehr niedrige, spezifische Korngrößen aufweist. Besonders bevorzugt liegt in dem erfindungsgemäßen Elektroband oder -blech eine Korngröße von 50 bis 130 μιτι, bevorzugt 70 bis 100 μιτι, vor. Die Korngröße des erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs kann durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt werden, beispielsweise durch eine Gefügeuntersuchung mittels Lichtmikroskopie nach ASTM El 12„Standard Test Methods for Determining Average Grain Size".
Durch die erfindungsgemäß bevorzugt vorliegenden geringen Korngrößen weist das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech die Eigenschaft auf, dass zum einen bei der Bearbeitung der Bänder oder Bleche durch Stanzen, der Einfluss der Kaltumformung an den Stanzränder geringer ausfällt, so dass für die Verwendung der Bänder oder Bleche keine weiteren Verfahrensschritte zur Bearbeitung der Stanzränder notwendig sind. Des Weiteren weisen die erfindungsgemäßen Bänder oder Bleche aufgrund der niedrigen Korndurchmesser besonders gute weichmagnetische Eigenschaften aus, beispielsweise werden die magnetischen Eigenschaften nur in einem sehr schmalen Streifen direkt an den Stanzrändern gestört. Diese Eigenschaft der erfindungsgemäßen Elektrobänder oder -bleche ist insbesondere bei sehr schmalen Stegen in Elektromotoren von Vorteil.
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech weist des Weiteren besonders niedrige Ummagnetisierungsverluste P auf. Dabei bedeutet im Rahmen dieser Erfindung die Bezeichnung Pli5/5o beispielsweise den Ummagnetisierungsverlust P bei einer Polarisation von 1,5 T und einer Frequenz von 50 Hz. Die Ummagnetisierungsverluste P können erfindungsgemäß durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt werden, insbesondere mittels eines Epsteinrahmens, insbesondere gemäß DIN EN 60404-2:2009-01 : Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens". Dabei werden entsprechende Elektrobleche in Längs- (L), Quer- (Q) oder Mischausrichtung (M) vermessen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Elektrobänder oder -bleche die folgenden Ummagnetisierungsverluste auf, jeweils Werte für die Mischausrichtung (M):
Bei Pi,5 5o 2, 1 - 2,9 W/kg, besonders bevorzugt 2,3 - 2,6 W/kg, bei Pli0/40o 12,0 - 19,0 W/kg, besonders bevorzugt 14,0 - 16 W/kg und/oder bei Pi,o/2ooo HO - 250 W/kg, besonders bevorzugt 170 - 210 W/kg.
Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäßen Elektrobänder oder -bleche sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen besonders niedrige Verluste aufweisen. Dieser erfindungsgemäße Vorteil ist insbesondere bei der Verwendung der Elektrobänder oder -bleche in Elektromotoren für Elektrofahrzeuge von Vorteil, da hier über den gesamten Drehzahlbereich im Fahrbetrieb die Verluste möglichst niedrig sein sollen.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis ΡΪ,Ο ΟΟ / 1,5/50 5,0 bis 10,0, bevorzugt 5,7 bis 8,0.
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech weist des Weiteren einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand auf. Verfahren zur Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstands sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise anhand einer Vierpunktmessung nach DIN EN 60404-13 : 2008-05 „Magnetische Werkstoffe - Teil 13: Prüfung zur Messung der Dichte, des spezifischen Widerstandes und des Stapelfaktors von Elektroblech und -band" .
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech weist einen spezifischen elektrischen Widerstand bei 0,40 bis 0,70 μΩιτι, bevorzugt 0,52 bis 0,67 μΩιτι, jeweils bei einer Temperatur von 50 °C, auf.
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, insbesondere für elektrotechnische Anwendungen, zeichnet sich dadurch aus, dass das Verhältnis der Polarisation bei einer Feldstärke von 100 A/m J10o zu der Polarisation bei einer Feldstärke von 2500 A/m J25oo, jeweils gemessen bei 50 Hz, wenigstens 0,50, bevorzugt wenigstens 0,53, besonders bevorzugt wenigstens 0,55, beträgt. Dieses Verhältnis beschreibt, dass die Polarisation bereits bei einer niedrigen Feldstärke von 100 A/m mindestens 50%, bevorzugt mindestens 53%, besonders bevorzugt mindestens 55%, der Polarisation bei einer hohen Feldstärke von 2500 A/m beträgt. Verfahren zur Bestimmung von Polarisation und Feldstärke sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise mittels eines Epsteinrahmens zur Bestimmung der Polarisation, insbesondere gemäß DIN EN 60404-2:2009-01 : Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und - blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens" .
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren bevorzugt das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei das Verhältnis der Polarisation bei einer Feldstärke von 100 A/m J10o zu der Polarisation bei einer Feldstärke von 200 A/m J20o, jeweils gemessen bei 50 Hz, 0,59 bis 1,0 beträgt. Dieses Verhältnis bedeutet, dass das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech schon bei einer Feldstärke von 100 A/m 59 bis 100% der Polarisation aufweist, die es bei einer Feldstärke von 200 A/m aufweist.
Das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech liegt in einer Dicke von höchstens 0,35 mm vor. Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei es eine Dicke von 0,24 bis 0,33 mm, besonders bevorzugt 0,25 bis 0,32 mm, ganz besonders bevorzugt 0,26 bis 0,31 mm, jeweils mit einer Abweichung von bis zu 8%, aufweist. Erfindungsgemäß bevorzugt liegt das Elektroband oder -blech in besonders niedrigen Dicken vor, da bei diesen niedrigen Dicken die Magnetisierungsverluste niedriger sind als bei höheren Dicken. Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech weist bevorzugt eine Zugfestigkeit von > 480 N/mm2, bevorzugt > 530 N/mm2, auf. Die Prüfung erfolgt in Längsrichtung des Materials, d.h. in Walzrichtung des Elektrobandes, hierbei handelt es sich im Allgemeinen um die schlechtere Richtung für die Zugfestigkeit aufgrund von ggf. vorhandenen Anisotropie im Material. Die Zugfestigkeit wird erfindungsgemäß nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02 „Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur", bestimmt.
Besonders bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband- oder blech, wobei die Zugfestigkeit Rm 450 bis 600 N/mm2 beträgt.
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech weist bevorzugt eine Streckgrenze von > 350 N/mm2, bevorzugt > 400 N/mm2 auf. Die Streckgrenze wird erfindungsgemäß nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02 „Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur", bestimmt.
Besonders bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei die Streckgrenze Rp0,2 330 bis 480 N/mm2 beträgt.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei die Bruchdehnung A80 einen Wert von 10 bis 30 aufweist.
Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei die Härte Hv5 einen Wert von 140 bis 240 aufweist.
Das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech erhält seine positiven Eigenschaften bevorzugt durch die eingesetzte oben genannte Stahlsorte. Des Weiteren erhält das erfindungsgemäße Elektroband oder -blech die vorteilhaften Eigenschaften bevorzugt durch das spezielle erfindungsgemäße Herstellverfahren, insbesondere durch die erfindungsgemäße Schluss- glühung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „Schlussglühung" die Glühung des erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs am Ende des Herstellverfahrens, d.h. als letzter Verfahrensschritt bei der Herstellung, verstanden. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass ein besonders vorteilhaftes Elektroband oder -blech erhalten wird, wenn es in einem Verfahren umfassend eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch das nicht kornorientierte Elektroband oder - blech, herstellbar, bevorzugt hergestellt, in einem Verfahren umfassend eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s.
Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands oder -blechs sind dem Fachmann an sich bekannt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C, bevorzugt 980 bis 1070 °C, weiter bevorzugt 980 bis 1050 °C, beispielsweise 980 °C oder 1050 °C. Erfindungsgemäß können die genannten Temperaturen während des Schlussglühens um bis zu 20 °C nach oben und um bis 15 °C nach unten schwanken.
Die erfindungsgemäße Schlussglühung wird für maximal 90 s durchgeführt, bevorzugt für maximal 80 s, besonders bevorzugt für maximal 70 s. Die minimale Dauer des Schlussglühens beträgt dabei mindestens 10 s
Im Allgemeinen kann das Schlussglühen auf alle Arten erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind. Bevorzugt erfolgt das Schlussglühen erfindungsgemäß in einem kontinuierlich betriebenen und von dem Elektroband oder -blech zu durchfahrenden Ofen, insbesondere in einem horizontalen Durchlaufofen.
Der Fachmann weiß, dass auf das Elektroband oder -blech während es Schlussglühens durch eingesetzte Bandzüge entsprechende Kräfte auf das Elektroband oder -blech einwirken. Erfindungsgemäß sollen diese Kräfte aber möglichst gering sein. Erfindungsgemäß sollen die Kräfte die Kriechfestigkeit nicht überschreiten.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die beschriebene Schlussglühung einstufig, aber nicht zweistufig erfolgt. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das nicht kornorientierte Elektroband oder -blech, wobei es durch eine einstufige Schlussglühung hergestellt wird. Vorteil der einstufigen Schlussglühung gegenüber einer zweistufigen Schlussglühung ist beispielsweise, dass eine Glühung bei niedrigeren Temperaturen möglich ist d.h. das Band weist weniger Oxidationen auf.
Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Elektroband wird dadurch erhalten, dass die oben genannte besonders bevorzugte Stahlsorte mit den genannten bevorzugten Legierungselementen eingesetzt wird, und die so hergestellten Elektrobänder oder -bleche mit der beschriebenen Schlussglühung behandelt werden. Durch diese erfindungsgemäß besonders bevorzugte Kombination der bevorzugten erfindungsgemäßen Merkmale wird ein Elektroband oder -blech erhalten, welches besonders vorteilhaft ist, insbesondere bezüglich der Weiterverarbeitung im Stanzprozess. Durch die günstige Struktur, insbesondere bezüglich der Korngröße, wird eine geringe Verschlechterung der magnetischen und mechanischen Kennwerte erzielt.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs erfolgt bevorzugt gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen nicht kornorientierten Elektrobands oder -blechs, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen eines Warmbands, dass aus einem Stahl besteht, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen
Si: 2,30 bis 3,40 Gew.- %,
AI: 0,30 bis 1, 10 Gew.-%,
Mn: 0,07 bis 0,25 Gew.-%,
P: bis zu 0,030 Gew.- %,
enthält,
Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband, und Schlussglühen des Kaltbands, wobei die Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s erfolgt.
Dazu wird zunächst ein in der voranstehend für das erfindungsgemäße nicht kornorientierte
Elektroband oder -blech erläuterten Weise zusammengesetztes Warmband zur Verfügung gestellt, das anschließend kaltgewalzt und als kaltgewalztes Band einer Schlussglühung unterzogen wird. Das nach der Schlussglühung erhaltene schlussgeglühte Kaltband stellt dann das erfindungsgemäß zusammengesetzte und beschaffene Elektroband oder -blech dar, dessen mechanische und magnetische Eigenschaften entscheidend gegenüber konventionellen NO-Elektrobändern oder -blechen verbessert sind und welches daher besonders für die Herstellung von elektrischen Bauteilen und Aggregaten geeignet ist, die im praktischen Einsatz hohen dynamischen Belastungen und wechselnden Stromfrequenzen und Motordrehzahlen ausgesetzt sind.
Die Herstellung des erfindungsgemäß bereitgestellten Warmbands kann weitestgehend konventionell erfolgen. Dazu kann zunächst eine Stahlschmelze mit einer der erfindungsgemäßen Vorgabe entsprechenden Zusammensetzung erschmolzen und zu einem Vormaterial vergossen werden, bei dem es sich bei konventioneller Fertigung um eine Bramme oder Dünnbramme handeln kann.
Das so erzeugte Vormaterial kann anschließend auf eine 1020 bis 1300 °C betragende Vor- materialtemperatur gebracht werden. Dazu wird das Vormaterial erforderlichenfalls wiedererwärmt oder unter Ausnutzung der Gießhitze auf der jeweiligen Zieltemperatur gehalten.
Das so erwärmte Vormaterial kann dann zu einem Warmband mit einer Dicke warmgewalzt werden, die typischerweise 1,5 bis 4 mm, insbesondere 2 bis 3 mm, beträgt. Das Warmwalzen beginnt dabei in an sich bekannter Weise bei einer Warmwalzanfangstemperatur in der Fertigstaffel von 1000 bis 1150 °C und endet mit einer Warmwalzendtemperatur von 700 bis 920 °C, insbesondere 780 bis 850 °C.
Das erhaltene Warmband kann anschließend auf eine Haspeltemperatur abgekühlt und zu einem Coil gehaspelt werden. Die Haspeltemperatur wird dabei idealerweise so gewählt, dass Probleme beim anschließend durchgeführten Kaltwalzen vermieden werden. In der Praxis beträgt die Haspeltemperatur hierzu beispielsweise höchstens 700 °C.
Das bereitgestellte Warmband wird zu einem Kaltband mit einer Dicke kaltgewalzt, die typischerweise der Dicke des erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs, d.h. höchstens 0,35 mm, bevorzugt 0,24 bis 0,33 mm, besonders bevorzugt 0,25 bis 0,32 mm, ganz besonders bevorzugt 0,26 bis 0,31 mm, jeweils mit einer Abweichung von bis zu 8%, entspricht . Die abschließende Schlussglühung trägt entscheidend zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften, beispielsweise zu Gunsten einer höheren Festigkeit oder eines geringeren Um- magnetisierungsverlusts, bei.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „Schlussglühung" die Glühung des erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs am Ende des Herstellverfahrens, d.h. als letzter Verfahrensschritt bei der Herstellung, verstanden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass ein besonders vorteilhaftes Elektroband oder -blech erhalten wird, wenn es in einem Verfahren umfassend eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s hergestellt wird.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C, bevorzugt 980 bis 1070 °C, weiter bevorzugt 980 bis 1050 °C, beispielsweise 980 °C oder 1050 °C. Erfindungsgemäß können die genannten Temperaturen während der Schlussglühung um bis zu 20 °C nach oben und um bis 15 °C nach unten schwanken.
Die erfindungsgemäße Schlussglühung wird für maximal 90 s durchgeführt, bevorzugt für maximal 80 s, besonders bevorzugt für maximal 70 s. Die minimale Dauer des Schlussglühens beträgt dabei mindestens 10 s.
Im Allgemeinen kann das Schlussglühen auf alle Arten erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind. Bevorzugt erfolgt das Schlussglühen erfindungsgemäß in einem kontinuierlich betriebenen und von dem Elektroband oder -blech zu durchfahrenden Ofen, insbesondere in einem horizontalen Durchlaufofen.
Der Fachmann weiß, dass auf das Elektroband oder -blech während der Schlussglühung durch eingesetzte Bandzüge entsprechende Kräfte auf das Elektroband oder -blech einwirken. Erfindungsgemäß sollen diese Kräfte aber möglichst gering sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bauteil für elektrotechnische Anwendungen, hergestellt aus einem erfindungsgemäßen Elektroband oder -blech, bevorzugt mit einer theoretischen Dichte von 7,55 bis 7,67 kg/cm3. Beispiele für Bauteile für elektrotechnische Anwendungen sind Elektromotoren, Generatoren oder Transformatoren, insbesondere Rotoren oder Statoren, welche bevorzugt Grundkomponenten einer elektrischen Maschine darstellen, mit denen man eine Energieumwandlung, insbesondere elektrische Energie in mechanische, mechanische Energie in elektrische oder elektrische Energie in elektrische, vornehmen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Elektrobands oder -blechs in Bauteilen für elektrotechnische Anwendungen, insbesondere in Elektromotoren, Generatoren oder Transformatoren, insbesondere Rotoren oder Statoren, welche bevorzugt Grundkomponenten einer elektrischen Maschine darstellen, mit denen man eine Energieumwandlung, insbesondere elektrische Energie in mechanische, mechanische Energie in elektrische oder elektrische Energie in elektrische, vornehmen kann.
Beispiele
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beispiel : Proben PI bis P7
Erfindungsgemäße Elektrobänder PI bis P7 wurden aus entsprechenden Warmbandsorten mit den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen und den in Tabelle 2 gezeigten Daten hergestellt.
Tabelle 1 :
Figure imgf000013_0001
Tabelle 2:
Figure imgf000014_0001
WB = Warmband; SEW = Spezifischer Elektrischer Widerstand
Tabelle 5: Produktionsparameter
Figure imgf000014_0002
Tabelle 4: Magnetische Kennwerte, magnetische Ummagnetisierungsverluste
Figure imgf000015_0001
Tabelle 5: Magnetische Kennwerte , magnetische Polarisation
Figure imgf000015_0002
Tabelle 6: Mechanische Kennwerte
Figure imgf000015_0003
dargestellten Messwerte wurden durch die folgenden Verfahren besti Rp0,2:
Der Wert Rp0,2 beschreibt die Streckgrenze des Materials und wird nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02„Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1 : Prüfverfahren bei Raumtemperatur" bestimmt.
Rm:
Der Wert Rm beschreibt die Zugfestigkeit des Materials und wird nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02„Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1 : Prüfverfahren bei Raumtemperatur" bestimmt.
Hv5:
Der Wert Hv5 beschreibt die Härte und wird nach DIN EN ISO 6507-1 : 2006-03„Metallische- Werkstoffe - Härteprüfung nach Vickers - Teil 1 : Prüfverfahren" bestimmt.
A80:
Der Wert A80 beschreibt die Bruchdehnung und wird nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02 „Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1 : Prüfverfahren bei Raumtemperatur" bestimmt.
Streckgrenzenverhältnis:
Der Wert„Streckgrenzenverhältnis" beschreibt das Verhältnis zwischen Rp0,2/Rm und wird nach DIN EN ISO 6892-1 : 2017-02 „Metallische Werkstoffe - Zugversuche - Teil 1 : Prüfverfahren bei Raumtemperatur" bestimmt.
Korndurchmesser:
Der Korndurchmesser wird durch eine Gefügeuntersuchung mittels Lichtmikroskopie nach ASTM El 12„Standard Test Methods for Determining Average Grain Size" bestimmt.
Polarisation:
Der Polarisation wird nach DIN EN 60404-2:2009-01 : Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens" bestimmt. Verluste P:
Der Verlust P wird nach DIN EN 60404-2:2009-01 : Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens" bestimmt.
Biegezahl:
Die Biegezahl wird nach DIN EN ISO 7799 : 200-07 „Metallische Werkstoffe - Blech und Bänder mit einer Dicke unter 3 mm - Hin- und Herbiegeversuch" bestimmt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband oder -blech kann bevorzugt in Elektromotoren, insbesondere für die Verwendung in Elektrofahrzeugen, eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verhältnis der Polarisation bei einer Feldstärke von 100 A/m J10o zu der Polarisation bei einer Feldstärke von 2500 A/m J25oo, jeweils gemessen bei 50 Hz, wenigstens 0,5 beträgt, das Elektroband oder -blech eine Dicke von höchstens 0,35 mm aufweist und der spezifische elektrische Widerstand 0,40 bis 0,70 μΩιτι bei einer Temperatur von 50 °C beträgt.
2. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es hergestellt wird aus einem Stahl, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen
Si: 2,30 bis 3,40 Gew.- %,
AI: 0,30 bis 1, 10 Gew.-%,
Mn: 0,07 bis 0,25 Gew.-%,
P: bis zu 0,030 Gew.- %,
enthält.
3. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Korngröße von 50 bis 130 μιτι, bevorzugt 70 bis 100 μιτι, aufweist.
4. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es Verlustwerte (Mischwerte) bei P^o < 2,8 W/kg, Pli0/400 < 16 W/kg und Pi,0/2ooo < 210 W/kg aufweist.
5. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Widerstand bei 0,52 bis 0,67 pQm liegt.
6. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Polarisation bei einer Feldstärke von 100 A/m J10o zu der Polarisation bei einer Feldstärke von 200 A/m J20o, jeweils gemessen bei 50 Hz, wenigstens 0,59 bis 1,0 beträgt
7. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dicke von 0,24 bis 0,33 mm aufweist.
8. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech herstellbar, bevorzugt hergestellt, in einem Verfahren umfassend eine Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s.
9. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckgrenze Rp0,2 330 bis 480 N/mm2 beträgt.
10. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit Rm 450 bis 600 N/mm2 beträgt.
11. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung A80 einen Wert von 10 bis 30 aufweist.
12. Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte Hv5 einen Wert von 140 bis 240 aufweist.
13. Verfahren zur Herstellung des nicht kornorientierten Elektrobands oder -blechs nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines Warmbands, dass aus einem Stahl besteht, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen
- Si: 2,30 bis 3,40 Gew.- %,
- AI: 0,43 bis 1, 10 Gew.-%,
- Mn: 0,07 bis 0,250 Gew.-%,
- P: bis zu 0,030 Gew.- %,
enthält, - Kaltwalzen des Warmbands zu einem Kaltband, und
- Schlussglühen des Kaltbands, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlussglühung bei einer Temperatur von 950 bis 1100 °C für maximal 90 s erfolgt.
14. Bauteil für elektrotechnische Anwendungen, hergestellt aus einem Elektroband oder -blech gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
15. Verwendung eines Elektrobands oder -blechs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 in Bauteilen für elektrotechnische Anwendungen.
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