WO2020078529A1 - Verfahren zur herstellung eines no elektrobands mit zwischendicke - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines no elektrobands mit zwischendicke Download PDF

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WO2020078529A1
WO2020078529A1 PCT/EP2018/078053 EP2018078053W WO2020078529A1 WO 2020078529 A1 WO2020078529 A1 WO 2020078529A1 EP 2018078053 W EP2018078053 W EP 2018078053W WO 2020078529 A1 WO2020078529 A1 WO 2020078529A1
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oriented electrical
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Olaf Fischer
Karl Telger
Anton Vidovic
Nina Maria WINKLER
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a non-grain-oriented electrical steel, with a special composition and texture, a process for its production, comprising at least the following process steps (A) providing a hot-rolled, optionally separately annealed, non-grain-oriented electrical steel, preferably both via the conventional production route via Continuous caster as well as thin slab production, in a thickness of 1 to 4 mm, (B) cold rolling the electrical strip from step (A) to a thickness of 0.5 to 0.8 mm to obtain a first cold strip, (C) intermediate annealing of the first cold strip from step (B) at a temperature of 700 to 1100 ° C.
  • step (D) cold rolling the annealed first cold strip from step (C) to a thickness of 0.24 to 0 , 36 mm to obtain a second cold strip, and (E) final annealing the second cold strip from step (D) at a temperature of 900 to 1100 ° C to the to get grain-oriented electrical steel.
  • Non-grain oriented (NO) electrical steel is used to increase the magnetic flux in iron cores from rotating electrical machines, i.e. used in motors and generators.
  • NO electrical machines i.e. Electric motors with high speeds for traction drives of electric vehicles
  • special NO electrical steel grades with a low magnetic loss at high frequencies and high magnetic polarization or induction with high permeability are required.
  • WO 2015/170271 A1 describes a NO electrical steel strip or sheet which has a low loss depending on the thickness and is made from a steel which, in addition to iron and unavoidable impurities (in% by weight), ranges from 0.001 to 0 , 01% C, 1.8 to 6.0% Si, 0.2 to 4.0% AI, 0.2 to 3.0% Mn, 0.0005 to 0.01% S, 0.001 to 0.01 % N contains and in which the ratio of Mn content to S content is over 100 and the ratio Al content to N content is over 200.
  • the steel thus assembled is cast into slabs with a thickness greater than or equal to 20 mm, which are optionally reheated between 1000 and 1330 ° C and then hot rolled between 1300 and 700 ° C to a hot strip with a degree of deformation of 70 to 99%, to obtain a hot strip thickness of 2.5 to 12 mm.
  • the hot strip is cold rolled with a total degree of forming of at least 80%.
  • a first cold rolling step takes place with a degree of deformation of 20 to 70% at a temperature below 300 ° C.
  • the cold strip is subjected to intermediate annealing at 700 to 1100 ° C for a time between 10 to 900 s.
  • the cold strip obtained is subjected to a recrystallizing annealing, in which it is temperature of at least 800 ° C, but less than 1200 ° C annealing temperature for a period of 10 to 900 s.
  • the object of the invention was to provide a NO electrical strip or sheet and a component made from such a sheet or strip for electrotechnical applications, which has low magnetic loss losses and at the same time high polarization values, achieved by an improved Texture, possesses.
  • these low magnetic reversal losses are to be found under standardized conditions at 1.5 T and 50 Hz and high polarization values J2500 and J5000, but also low magnetic reversal losses at higher basic frequencies of e.g. 400 Hz, 700 Hz, 1000 Hz or more can be achieved.
  • These low magnetic reversal losses and high polarizations are said to have, in particular, non-grain-oriented electrical steel strips with a silicon content of 2.1 to 3.4% by weight of Si.
  • a method for producing such a NO electrical strip or sheet should be specified which has good processability, in particular at low final thicknesses.
  • step (B) cold rolling the electrical strip from step (A) to a thickness of 0.5 to 0.8 mm to obtain a first cold strip
  • step (C) intermediate annealing of the first cold strip from step (B) at a temperature of 700 to 1100 ° C. in order to obtain an intermediate annealed first cold strip
  • step (D) cold rolling the annealed first cold strip from step (C) to a thickness of 0.24 to 0.36 mm to obtain a second cold strip
  • step (E) Final annealing of the second cold strip from step (D) at a temperature of 900 to 1100 ° C to obtain the non-grain oriented electrical steel.
  • An optimal texture is achieved in this case by the process-related adjustment of the orientation of the grains in the electrical steel through a two-stage production with intermediate annealing during cold rolling, so that the grains have an energetically favorable crystallographic direction for magnetic reversal in the sheet metal plane.
  • the two-stage cold rolling process with intermediate thickness allows a simplified and sometimes more precise production of lower final thicknesses of the highly silicated electrical steel due to a softened structure in the second rolling step.
  • step (A) of the method according to the invention are known per se to the person skilled in the art.
  • the thickness of the non-grain-oriented electrical tape provided in step (A) is preferably 1 to 4 mm, particularly preferably 1.5 to 2.4 mm.
  • non-grain-oriented electrical steel known to the person skilled in the art can be used.
  • the non-grain-oriented hot strip which is provided in step (A), preferably has the following composition (all data in% by weight)
  • the steel analysis preferably used according to the invention contains Si in an amount of 2.1 to 3.6% by weight, preferably 2.7 to 3.4% by weight.
  • Si has the effect of increasing the specific electrical resistance and reducing the magnetic losses.
  • the minimum amount of Si should be at least 2.1% by weight, since otherwise the specific electrical resistance is too low and thus the magnetic loss is too high and an austenite-ferrite phase transformation is to be avoided. If more than 3.6% by weight of Si is used according to the invention, the formability deteriorates and the magnetic flux density is reduced too much.
  • the steel analysis which is preferably used according to the invention contains Al in an amount of 0.3 to 1.2% by weight, preferably 0.3 to 0.75% by weight. % By weight.
  • AI has the effect in the non-grain-oriented electrical steel according to the invention that it also increases the specific electrical resistance.
  • the minimum amount of AI should be at least 0.3% by weight, otherwise the specific electrical resistance is too low and the magnetic loss is too high. If more than 1.2% by weight of Al is used according to the invention, the cold formability deteriorates, in particular in combination with Si contents from 2.9% by weight.
  • the steel analysis preferably used according to the invention contains Mn in an amount of 0.01 to 0.5% by weight, preferably 0.07 to 0.3% by weight.
  • Mn has the effect of increasing the specific electrical resistance.
  • the minimum amount of Mn should be at least 0.01% by weight, since otherwise the specific electrical resistance is too low and the magnetic loss is too high. If more than 0.5% by weight of Mn is used according to the invention, the magnetic flux density is reduced.
  • the hot-rolled, non-grain-oriented electrical steel used in step (A) of the method according to the invention can be an element selected from the group consisting of up to 0.05% by weight Cr, up to 0.005% by weight Zr, up to 0 , 04% by weight Ni, up to 0.05% by weight Cu, up to 0.005% by weight Ca, up to 0.005% by weight of at least one rare earth metal, up to 0.005% by weight Co and mixtures thereof contain.
  • P, Ti, C, S, B and / or N are considered inevitable impurities in the context of the present invention.
  • P is present, it tends to segregate, which is difficult to balance, and worsens cold formability, weldability, and oxidation resistance. If present, P is present in an amount of 0.005 to 0.03% by weight.
  • Ti is present, it increases the strength, in particular through the formation of Ti carbides, and the corrosion resistance. Titanium precipitates influence the recrystallization of the grains in the slab. If present, Ti is present in an amount of 0.001 to 0.006% by weight.
  • C should be avoided if possible.
  • C can be set by carbide formers, for example Ti, Nb, Mo, Zr, W or Ta, and forms too many undesirable carbides (Al, Ti, Cr). If present, C is present in an amount up to 0.005% by weight. If C is present in higher quantities, then the magnetic aging that is present increases the magnetic losses to an unacceptable order.
  • S If S is present, it forms sulfides, for example MnS, CuS and / or (Cu, Mn) S, which are bad for the magnetic properties of the material. If present, S is present in an amount up to 0.005% by weight.
  • the N content is as low as possible in order to reduce the formation of disadvantageous Al and / or Ti nitrides.
  • Al nitrides can impair the magnetic properties. If present, N is present in an amount of at most 0.005% by weight.
  • C, S, Ti and N are present in the material according to the invention in total at most in an amount of 0.01% by weight.
  • step (A) of the process according to the invention is preferably carried out via the conventional production route via a continuous casting plant or via thin slab production. Both methods are known to the person skilled in the art.
  • step (A) can preferably be used directly in step (B) of the process according to the invention.
  • the present invention relates to the method according to the invention, wherein after step (A), ie before step (B), a hood annealing takes place at a temperature of 640 to 900 ° C., preferably at a temperature of 650 to 800 ° C.
  • Step (B) of the method according to the invention comprises cold rolling the electrical strip from step (A) to a thickness of 0.5 to 0.8 mm in order to obtain a first cold strip.
  • step (B) of the method according to the invention the hot-rolled electrical steel obtained from step (A) is cold-rolled to a thickness of 0.5 to 0.8 mm, preferably 0.6 to 0.75 mm.
  • Step (B) of the method according to the invention is preferably carried out at a temperature of up to 240 ° C.
  • the cold rolling in step (B) is carried out with a degree of cold rolling of 30 to 90%, particularly preferably 60 to 80%.
  • step (B) of the method according to the invention a first cold strip is obtained. This is preferably transferred directly to step (C) of the process according to the invention.
  • Step (C) of the process according to the invention comprises intermediate annealing of the first cold strip from step (B) at a temperature of 700 to 1100 ° C. in order to obtain an intermediate annealed first cold strip.
  • Step (C) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of 900 to 1050 ° C. According to the invention, step (C) can take place in any device known to the person skilled in the art. Step (C) of the process according to the invention is particularly preferably carried out in a continuous furnace.
  • Step (D) of the method according to the invention comprises cold rolling the annealed first cold strip from step (C) to a thickness of 0.24 to 0.36 mm in order to obtain a second cold strip.
  • step (D) of the process according to the invention the intermediate annealed first cold strip obtained from step (C) is cold rolled in one or more steps to a thickness of 0.24 to 0.36 mm.
  • Step (D) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of up to 240 ° C.
  • the cold rolling in step (D) is carried out with a degree of cold rolling of 30 to 90%, particularly preferably 40 to 80%.
  • a second cold strip is obtained.
  • the formulations “first cold strip” and “second cold strip” are used to differentiate the cold strips from step (B) or step (D) by name.
  • the second cold strip obtained in step (D) is preferably transferred directly to step (E) of the process according to the invention.
  • Step (E) of the method according to the invention comprises the final annealing of the second cold strip from step (D) at a temperature of 900 to 1100 ° C. in order to obtain the electrical steel which is not grain-oriented.
  • Step (E) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of 950 to 1050 ° C.
  • step (E) can take place in any device known to the person skilled in the art.
  • Step (C) of the process according to the invention is particularly preferably carried out in a continuous furnace.
  • step (E) of the method according to the invention the non-grain-oriented electrical steel according to the invention having the advantageous properties described above is obtained.
  • Step (E) of the method according to the invention can be followed by method steps known to the person skilled in the art, for example trimming, cleaning, reeling, etc.
  • All anneals in the process according to the invention are preferably carried out above 500 ° C. in a non-iron oxidizing atmosphere.
  • Magnetic properties can be represented by the method according to the invention, in particular by the two-stage cold rolling with intermediate annealing, which cannot be represented with a combination of the characteristics loss and polarization with a single-stage cold rolling.
  • the structure is softened by the intermediate annealing, which means that the required force or energy requirement for the subsequent cold rolling steps is reduced for the intermediate thickness obtained for the second cold rolling step, and thus a smaller final thickness can also be manufactured more precisely.
  • the present invention therefore also relates to the non-grain-oriented electrical steel produced by the method according to the invention.
  • a non-grain-oriented electrical steel can be provided, which is possible due to the possibility of producing small thicknesses and particularly high polarization values J2500 and J5000 in combination with low ones Magnetic reversal losses are distinguished both at low frequencies of, for example, 50 Hz and at high frequencies of, for example, 400 or 700 Hz.
  • the present invention also relates to the non-grain-oriented electrical steel, it having the following composition and texture (all figures in% by weight)
  • the recrystallization is influenced by the intermediate annealing according to the invention (step (Q) and thus the texture is changed.)
  • the examples according to the invention and the comparative examples show that a less sharp texture is formed after the final annealing than in a single-stage cold rolling after the final annealing.
  • the microstructure is set according to the invention by means of two-stage cold rolling with intermediate annealing in such a way that an optimized texture is obtained.
  • the intensity of the texture in the crystallographic direction or fiber should be a ( ⁇ 110>
  • This can be demonstrated, for example, by the orientation distribution function (OVF) and the orientation density (ODF) along the fibers.
  • orientation distribution functions By determining orientation distribution functions (OVF), the differences in texture can be determined based on the procedures with and without intermediate thickness. For this purpose, five samples are measured per example using X-ray diffractometry (XRD). The chemical surface treatment removes 30 pm from each side of the sample beforehand in order to exclude surface effects. Then ⁇ 110 ⁇ -, ⁇ 200 ⁇ -, and the ⁇ 21 l ⁇ pole figures for each of the five samples are determined with Co-Ka and the mean value is calculated from these measurements. The OVF is then determined from these mean pole figures using a program. In order to be able to compare the OVFs better, sections of the orientation densities f (g) of the fibers (a, y, z, e) can be represented and the intensities I can be compared in certain orientations.
  • XRD X-ray diffractometry
  • the difference in texture due to the procedures with and without intermediate thickness can be determined by the difference in the intensities of the orientation densities f (g) of the z-fiber, which has a positive effect on the magnetic properties, with the orientation ⁇ 110 ⁇ ⁇ 001>, and the magnetically poor y- Fix the skeleton line in the e-fiber with the orientation ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225>, accordingly , ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225 > - , aio ⁇ ⁇ ooi > . which is ⁇ 3 according to the invention.
  • the present invention preferably relates to the non-grain-oriented electrical steel according to the invention, it having a final thickness of 0.24 to 0.36 mm.
  • final thickness means the thickness of the non-grain-oriented electrical strip after the second cold rolling step.
  • the present invention further preferably relates to the non-grain-oriented electrical steel according to the invention, the following relationships applying to the polarization J2500 / 50 at 2500 A / m and 50 Hz and the magnetic reversal loss R 1i 5/5 o at 1.5 T and 50 Hz: not hot strip haubengeglühtem material: J2500 / 50> -0.045 * P 15/5 0 2 + 0.3 * P 15/5 o + 1.085 (1)
  • 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 in accordance with DIN EN 60404-2: 2009-01: Magnetic materials - Part 2: Method for determining the magnetic properties of electrical steel and sheet metal Help of an epstein frame ”. Corresponding electrical sheets are cut into longitudinal and transverse strips and measured as a mixed sample in the Epstein frame.
  • the non-grain-oriented electrical tape described here characterizes an anisotropy of the magnetic loss values at 1.5 T and 50 Hz in the longitudinal and transverse directions of less than 20%.
  • the present invention also relates to the use of a non-grain-oriented electrical band according to the invention in iron cores of rotating electrical machines, in particular in electric motors and generators.
  • FIG. 1 shows the improvement according to the invention in the case of non-hot-strip annealed material from examples 1, 2, 5 and 6.
  • FIG. 2 shows the improvement according to the invention in hot-strip annealed material from Examples 3, 4, 7, 8, 13, 14 and 15 to 18.
  • FIG. 3 shows the orientation densities of the ODF along the e fibers in the Euler space at fi at 90 °, cp 2 at 45 ° and f in the range from 0 ° to 90 ° for example 1.
  • FIG. 6 shows orientation densities of the ODFs along the z fibers in the Euler space at cp-i from 0 ° to 90 °, cp 2 at 0 ° and f at 45 ° for example 2.
  • Example 1 composition 1 according to Table 1 is used.
  • Examples 5, 6, 7 and 8 and comparative samples 1, 2, 3 and 4 according to the invention were produced.
  • the slab obtained was hot-rolled, optionally subjected to hot-strip hood annealing at 740 ° C. and cold-rolled to an intermediate thickness of 0.70 mm.
  • the material was then annealed at 1000 ° C, cold rolled to a final thickness of 0.34 mm and then finally annealed between 1000 ° C to 1080 ° C.
  • the comparative sample 4 was hot-rolled after melting, subjected to hot strip annealing, cold-rolled directly to a final thickness of 0.34 mm and finally annealed at 1000 ° C.
  • Comparative sample 3 results from the standard process, ie single-stage cold rolling with hot strip hood annealing, for details see table 2.
  • the magnetic parameters, ie J 100 , J5000, J2500, Pi , 5 / 5o and Ri , o / 400 . were determined for samples with and without intermediate thickness after the final annealing.
  • the values for the polarization J are 50 Hz and 400 Hz higher than the values of the comparable comparative examples of the same thickness of 0.35 mm over the field strength range up to saturation for both frequencies tested.
  • Formula 1 (for non hot strip annealed material): J2500 / 50> -0.045 * P15 / 50 2 + 0.3 * P15 / 50 + 1.085
  • Formula 2 (for hot-rolled hood annealed material): J2500 / 50> -0.045 * P15 / 50 2 + 0.28 * P15 / 50 + 1, 165
  • Radiographic texture determinations were carried out with CoKa radiation and the ⁇ 100 ⁇ , ⁇ 200 ⁇ and ⁇ 21 l ⁇ pole figures of the final annealed samples 1, 3, 5, 7, 9, 11, 12 and 14 were determined. For better measurement statistics, 5 x-ray samples were measured from each of the samples. The orientation distribution functions (OVF) were calculated from the mean pole figures.
  • the orientation of the crystal coordinate system relative to the sample coordinate system can be represented by the OVF by assigning an orientation density f (g) or intensity I to each point in a space spanned by the Euler angles fi, cp 2 and f.
  • orientation distribution functions can be mapped using the intensity of fibers in the cut surfaces of this room.
  • the e and z fibers are considered here.
  • the orientation densities f (g) of the z and e fibers were plotted for the course of Euler angles from 0 to 90 °.
  • FIGS. 3 to 6 show the course of the OVF against the angle f for the e-fiber and against the angle q ⁇ for the z-fiber.
  • the special locations ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225>, ⁇ 110 ⁇ ⁇ 001> and others are shown.
  • Samples 1, 3 and 9 of the one-stage production have the main intensity of their texture in the vicinity of the magnetically poor g-fiber or the g-skeleton line (see ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225> in the e-fiber).
  • the e-fiber contributes to a deteriorated texture at ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225>, since the ideal g-fiber can shift by a few degrees during production, which is referred to as the g-skeleton line.
  • a skeleton line denotes a connecting line of points of highest intensity through the Euler space and intensity fluctuations along this can be interpreted as a fluctuation within the fault tolerance. Therefore, the maximum intensity I of the y fiber shifts towards the e fiber at cp-i at 90 °, cp 2 at 45 ° and f at 60 ° and orientation ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225>.
  • the inventive method of two-stage production reduces the orientation density of this poor e-fiber texture value at ⁇ 554 ⁇ ⁇ 225> (see Table 3 and Figures 3 to 6).
  • the z-fiber which contains no magnetically heavy magnetic reversal direction, is more heavily occupied in the two-stage production according to the invention than in the one-stage production.
  • the individual values are listed in Table 4.
  • a non-grain-oriented electrical steel strip can be produced by the method according to the invention, which is characterized by particularly low magnetic loss both at low and high frequencies and good rollability, so that it can be rolled particularly thin. It can therefore be used advantageously in rotating electrical machines, in particular in electric motors and generators.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte (A) Bereitstellen eines warmgewalzten, optional separat geglühten, nicht kornorientierten Elektrobands, (B) Kaltwalzen des Elektrobands aus Schritt (A) auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, um ein erstes Kaltband zu erhalten, (C) Zwischenglühen des ersten Kaltbands aus Schritt (B) bei einer Temperatur von 700 bis 1100 °C, um ein zwischengeglühtes, erstes Kaltband zu erhalten, (D) Kaltwalzen des zwischengeglühten, ersten Kaltbands aus Schritt (C) auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm, um ein zweites Kaltband zu erhalten, und (E) Schlussglühen des zweiten Kaltbands aus Schritt (D) bei einer Temperatur von 900 bis 1100 °C, um das nicht kornorientierte Elektroband zu erhalten, ein entsprechend erhaltenes nicht kornorientiertes Elektroband und dessen Verwendung

Description

Verfahren zur Herstellung eines NO-Elektrobands mit Zwischendicke
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein nicht kornorientiertes Elektroband, mit einer speziellen Zusammensetzung und Textur, ein Verfahren zu seiner Herstellung, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte (A) Bereitstel len eines warmgewalzten, optional separat geglühten, nicht kornorientierten Elektrobands, bevorzugt sowohl über den konventionellen Fertigungsweg via Stranggießanlage als auch über Dünnbrammenfertigung, in einer Dicke von 1 bis 4 mm, (B) Kaltwalzen des Elektrobands aus Schritt (A) auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, um ein erstes Kaltband zu erhalten, (C) Zwischenglühen des ersten Kaltbands aus Schritt (B) bei einer Temperatur von 700 bis 1100 °C, um ein zwischengeglühtes, erstes Kaltband zu erhalten, (D) Kaltwalzen des zwischengeglühten, ersten Kaltbands aus Schritt (C) auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm, um ein zweites Kaltband zu erhalten, und (E) Schlussglühen des zweiten Kaltbands aus Schritt (D) bei einer Temperatur von 900 bis 1100 °C, um das nicht kornorientierte Elektroband zu erhalten.
Technischer Hintergrund
Nicht kornorientiertes (NO) Elektroband wird zur Verstärkung des magnetischen Flusses in Eisenkernen von rotieren den elektrischen Maschinen, d.h. in Motoren und Generatoren, verwendet. Für zukünftige hocheffiziente elektrische Maschinen, z.B. Elektromotoren mit hohen Drehzahlen für Traktionsantriebe von Elektrofahrzeugen, werden spezielle NO Elektrobandsorten mit einem niedrigen Ummagnetisierungsverlust bei hohen Freguenzen und hoher magneti scher Polarisation bzw. Induktion mit hoher Permeabilität benötigt.
Aus Elektrobändern oder -blechen der hier in Rede stehenden Art gefertigte Bauteile erfordern die oben genannten magnetischen Eigenschaften, die von den heute zur Verfügung stehenden NO-Elektrobandsorten oft nicht erfüllt werden können. Aus dem Stand der Technik sind nicht körn orientierte Elektrobänder und zweistufige Verfahren zu ihrer Herstellung bereits bekannt.
So beschreibt WO 2015/170271 Al beispielsweise ein NO-Elektroband oder -blech, das einen geringen Verlust in Abhängigkeit der Dicke besitzt und aus einem Stahl hergestellt ist, der neben Eisen und unvermeidbaren Verunreini gungen (in Gew.-%) 0,001 bis zu 0,01% C, 1,8 bis 6,0% Si, 0,2 bis 4,0% AI, 0,2 bis 3,0% Mn, 0,0005 bis 0,01% S, 0,001 bis 0,01% N enthält und in dem das Verhältnis von Mn-Gehalt zu S-Gehalt über 100 und das Verhältnis Al-Ge- halt zu N-Gehalt über 200 liegt. Der derart zusammengesetzte Stahl wird zu Brammen mit einer Dicke größer oder gleich 20 mm vergossen, die optional zwischen 1000 und 1330 °C wiedererwärmt werden und anschließend zwi schen 1300 und 700 °C zu einem Warmband mit einem Umformgrad von 70 bis 99% warmgewalzt werden, um eine Warmbanddicke von 2,5 bis 12 mm zu erhalten. Das Warmband wird mit einem Gesamtumformgrad von mindes tens 80% kaltgewalzt. Ein erster Kaltwalz-Schritt erfolgt mit einem Umformgrad von 20 bis 70% bei einer Tempera tur unter 300 °C. Das Kaltband wird einem Zwischenglühen bei 700 bis 1100 °C für eine Zeit zwischen 10 bis 900 s unterzogen. Daraufhin erfolgt ein zweites Kaltwalzen mit einem Umformgrad zwischen 20 bis 70% auf eine Enddicke von 0, 15 bis 0,5 mm. Der zweite Kaltwalzschritt kann mit zusätzlicher Glühung ein drittes Mal widerholt werden. Abschließend wird das erhaltene Kaltband einer rekristallisierenden Glühung unterzogen, bei der es bei einer Tem- peratur von mindestens 800 °C, jedoch weniger als 1200 °C betragenden Glühtemperatur für eine Zeit von 10 bis 900 s geglüht wird.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein NO-Elektroband oder -blech und ein aus einem solchen Blech oder Band gefertigtes Bauteil für elektrotechnische Anwendungen anzugeben, das niedrige Ummagnetisierungsverluste und gleichzeitig hohe Polarisationswerte, erzielt durch eine verbesserte Textur, besitzt. Zum einen sollen diese niedrigen Ummagnetisierungsverluste unter normier ten Bedingungen bei 1,5 T und 50 Hz und hohe Polarisationswerte J2500 und J5000 vorliegen, aber auch niedrige Ummagnetisierungsverluste bei höheren Grundfreguenzen von z.B. 400 Hz, 700 Hz, 1000 Hz oder mehr, erreicht werden. Diese niedrigen Ummagnetisierungsverluste und hohen Polarisationen sollen insbesondere nicht kornorien tierte Elektrobänder mit einem Siliziumgehalt von 2, 1 bis 3,4 Gew.-% Si aufweisen.
Darüber hinaus sollte ein Verfahren zur Erzeugung eines solchen NO-Elektrobands oder -blechs angegeben werden, das eine gute Verarbeitbarkeit, insbesondere bei niedrigen Enddicken, aufweist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch das erfindungsgemäße nicht körn orientierte Elektroband und durch das Ver fahren zu seiner Herstellung, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte:
(A) Bereitstellen eines warmgewalzten, optional separat geglühten, nicht kornorientierten Elektrobands, be vorzugt über den konventionellen Fertigungsweg via Stranggießanlage oder über Dünnbrammenfertigung, in einer Dicke von 1 bis 4 mm,
(B) Kaltwalzen des Elektrobands aus Schritt (A) auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, um ein erstes Kaltband zu erhalten,
(C) Zwischenglühen des ersten Kaltbands aus Schritt (B) bei einer Temperatur von 700 bis 1100 °C, um ein zwischengeglühtes, erstes Kaltband zu erhalten,
(D) Kaltwalzen des zwischengeglühten, ersten Kaltbands aus Schritt (C) auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm, um ein zweites Kaltband zu erhalten, und
(E) Schlussglühen des zweiten Kaltbands aus Schritt (D) bei einer Temperatur von 900 bis 1100 °C, um das nicht kornorientierte Elektroband zu erhalten.
Um die magnetischen Verluste der Maschinen zu senken und die Polarisation zu erhöhen, werden möglichst dünne Elektrobänder oder -bleche mit einer optimalen Textur angestrebt. Eine optimale Textur wird in diesem Fall durch die prozessbedingte Einstellung der Orientierung der Körner im Elektroband durch eine zweistufige Fertigung mit Zwi schenglühung beim Kaltwalzen erreicht, so dass die Körner eine energetisch günstige kristallographische Richtung für Ummagnetisierungen in Blechebene vorweisen. Der zweistufige Kaltwalzprozess mit Zwischendicke erlaubt durch ein entfestigtes Gefüge im zweiten Walzschritt eine vereinfachte und zum Teil präzisere Fertigung geringerer Enddi cken des hochsilizierten Elektrobandes.
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden detailliert erläutert: Entsprechende nicht kornorientierte Elektrobänder, die in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitge stellt werden, sind dem Fachmann an sich bekannt. Die Dicke des in Schritt (A) bereitgestellten nicht kornorientier ten Elektrobands beträgt bevorzugt 1 bis 4 mm, besonders bevorzugt 1,5 bis 2,4 mm.
Im Allgemeinen kann jedes dem Fachmann bekannte nicht kornorientierte Elektroband eingesetzt werden. Bevor zugt weist das nicht kornorientierte Warmband, welches in Schritt (A) bereitgestellt wird, folgende Zusammenset zung auf (alle Angaben in Gew.-%)
2,1 bis 3,6 Si,
0,3 bis 1,2 AI,
0,01 bis 0,5 Mn,
bis zu 0,05 Cr,
bis zu 0,005 Zr,
bis zu 0,04 Ni,
bis zu 0,05 Cu,
bis zu 0,005 C,
bis zu 0,005 wenigstens eines Seltenerdmetalls,
bis zu 0,005 Co,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Stahlanalyse enthält Si in einer Menge von 2, 1 bis 3,6 Gew.-%., be vorzugt 2,7 bis 3,4 Gew.-%. Si hat in dem erfindungsgemäßen nicht kornorientierten Elektroband die Wirkung, den spezifischen elektrischen Widerstand zu erhöhen und die magnetischen Verluste zu verringern. Die Mindestmenge an Si sollte mindestens 2, 1 Gew.-% betragen, da ansonsten der spezifische elektrische Widerstand zu niedrig und damit der magnetische Verlust zu hoch ist und eine Austenit-Ferrit-Phasenumwandlung vermieden werden soll. Wird erfindungsgemäß mehr als 3,6 Gew.-% Si eingesetzt, so verschlechtert sich die Umformbarkeit und die ma gnetische Flussdichte wird zu stark verringert.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Stahlanalyse enthält AI in einer Menge von 0,3 bis 1,2 Gew.-%., bevor zugt 0,3 bis 0,75 Gew.-%. Gew.-%. AI hat in dem erfindungsgemäßen nicht kornorientierten Elektroband die Wir kung, dass es ebenfalls den spezifischen elektrischen Widerstand erhöht. Die Mindestmenge an AI sollte mindestens 0,3 Gew.-% betragen, da ansonsten der spezifische elektrische Widerstand zu niedrig und damit der magnetische Verlust zu hoch ist. Wird erfindungsgemäß mehr als 1,2 Gew.-% AI eingesetzt, so verschlechtert sich die Kaltum- formbarkeit, im besonderen Fall in Kombination mit Si-Gehalten ab 2,9 Gew-%.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Stahlanalyse enthält Mn in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, be vorzugt 0,07 bis 0,3 Gew.-%. Mn hat in dem erfindungsgemäßen nicht kornorientierten Elektroband die Wirkung, den spezifischen elektrischen Widerstand zu erhöhen. Die Mindestmenge an Mn sollte mindestens 0,01 Gew.-% betragen, da ansonsten der spezifische elektrische Widerstand zu niedrig und damit der magnetische Verlust zu hoch ist. Wird erfindungsgemäß mehr als 0,5 Gew.-% Mn eingesetzt, so verringert sich die magnetische Flussdichte. Als zusätzliche Legierungsbestandteile kann das in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte warmgewalzte, nicht kornorientierte Elektroband ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus bis zu 0,05 Gew.-% Cr, bis zu 0,005 Gew.-% Zr, bis zu 0,04 Gew.-% Ni, bis zu 0,05 Gew.-% Cu, bis zu 0,005 Gew.-% Ca, bis zu 0,005 Gew.-% wenigstens eines Seltenerdmetalls, bis zu 0,005 Gew.-% Co und Mischungen davon enthal ten.
Als unvermeidbare Verunreinigungen gelten im Rahmen der vorliegenden Erfindung P, Ti, C, S, B und/oder N.
Ist P vorhanden, so neigt es zu Seigerungen, die nur schwer ausgeglichen werden können, und verschlechtert die Kaltumformbarkeit, die Schweißbarkeit und die Oxidationsbeständigkeit. Wenn vorhanden, liegt P in einer Menge von 0,005 bis 0,03 Gew. -% vor.
Ist Ti vorhanden, so erhöht es die Festigkeit, insbesondere durch Bildung von Ti-Karbiden, und die Korrosionsbe ständigkeit. Durch Titan-Ausscheidungen wird die Rekristallisation der Körner in der Bramme beeinflusst. Wenn vorhanden, liegt Ti in einer Menge von 0,001 bis 0,006 Gew.-% vor.
Die Gegenwart von C ist möglichst zu vermeiden. C kann durch Karbidbildner, beispielsweise Ti, Nb, Mo, Zr, W oder Ta, abgebunden werden und bildet zu viele unerwünschte Karbide (AI, Ti, Cr). Wenn vorhanden, liegt C in einer Men ge bis zu 0,005 Gew.-% vor. Ist C in höheren Mengen vorhanden, so erhöht die dann vorhandene magnetische Alterung die magnetischen Verluste in unzulässiger Größenordnung.
Ist S vorhanden, so bildet es Sulfide, beispielsweise MnS, CuS und/oder (Cu,Mn)S, welche schlecht für die magneti schen Eigenschaften des Materials sind. Wenn vorhanden, liegt S in einer Menge von bis zu 0,005 Gew.-% vor.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Gehalt an N möglichst gering ist, um die Bildung nachteiliger Al- und/oder Ti-Nitride zu vermindern. Al-Nitride können die magnetischen Eigenschaften verschlechtern. Wenn vorhan den, liegt N in einer Menge von höchstens 0,005 Gew.-% vor.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt liegen C, S, Ti und N in dem erfindungsgemäßen Material in Summe höchstens in einer Menge von 0,01 Gew.-% vor.
Das Bereitstellen eines warmgewalzten, optional separat geglühten, nicht kornorientierten Elektrobands in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt über den konventionellen Fertigungsweg via Stranggießanlage oder über Dünnbrammenfertigung. Beide Verfahren sind dem Fachmann bekannt.
Das warmgewalzte, optional separat geglühte, Elektroband aus Schritt (A) kann bevorzugt direkt in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße Verfahren, wobei nach Schritt (A), d.h. vor Schritt (B), eine Haubenglühung bei einer Temperatur von 640 bis 900 °C erfolgt, bevorzugt bei einer Tem peratur von 650 bis 800 °C. Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Kaltwalzen des Elektrobands aus Schritt (A) auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, um ein erstes Kaltband zu erhalten.
In Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aus Schritt (A) erhaltene warmgewalzte Elektroband auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,6 bis 0,75 mm, kaltgewalzt. Schritt (B) des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur bis 240 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Kaltwalzen in Schritt (B) mit einem Kaltwalzgrad von 30 bis 90%, besonders bevorzugt 60 bis 80%.
Nach Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erstes Kaltband erhalten. Dieses wird bevorzugt direkt in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens überführt.
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Zwischenglühen des ersten Kaltbands aus Schritt (B) bei einer Temperatur von 700 bis 1100 °C, um ein zwischengeglühtes, erstes Kaltband zu erhalten.
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt bei einer Temperatur von 900 bis 1050 °C, durchge führt. Erfindungsgemäß kann Schritt (C) in jeder dem Fachmann bekannten Vorrichtung erfolgen. Insbesondere bevorzugt erfolgt Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Durchlaufofen.
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Kaltwalzen des zwischengeglühten, ersten Kaltbands aus Schritt (C) auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm, um ein zweites Kaltband zu erhalten.
In Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aus Schritt (C) erhaltene zwischengeglühte, erste Kalt band in einem oder mehreren Schritten auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm kaltgewalzt. Schritt (D) des erfin dungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur bis 240 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Kaltwalzen in Schritt (D) mit einem Kaltwalzgrad von 30 bis 90%, besonders bevorzugt 40 bis 80%.
Nach Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zweites Kaltband erhalten. Die Formulierungen„ers tes Kaltband“ und„zweites Kaltband“ werden erfindungsgemäß dazu verwandt, die Kaltbänder aus Schritt (B) bzw. Schritt (D) namentlich zu unterscheiden. Das in Schritt (D) erhaltene zweite Kaltband wird bevorzugt direkt in Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens überführt.
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Schlussglühen des zweiten Kaltbands aus Schritt (D) bei einer Temperatur von 900 bis 1100 °C, um das nicht körn orientierte Elektroband zu erhalten.
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt bei einer Temperatur von 950 bis 1050 °C durchge führt. Erfindungsgemäß kann Schritt (E) in jeder dem Fachmann bekannten Vorrichtung erfolgen. Insbesondere bevorzugt erfolgt Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Durchlaufofen. Nach Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erfindungsgemäße nicht kornorientierte Elektroband mit den oben beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften erhalten. An Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfah rens können sich dem Fachmann bekannte Verfahrensschritte anschließen, beispielsweise Beschneiden, Reinigen, Haspeln etc.
Alle Glühungen in dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt oberhalb von 500°C in einer nicht Eisen oxidierenden Atmosphäre durchgeführt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch das zweistufige Kaltwalzen mit Zwischenglühung, können magnetische Eigenschaften dargestellt werden, die mit einem einstufigen Kaltwalzen in der Kombination der Merkmale Verluste und Polarisation nicht darstellbar sind.
Durch das Zwischenglühen wird das Gefüge entfestigt, womit für die erhaltene Zwischendicke für den zweiten Kalt walzschritt der benötigte Kraft- bzw. Energiebedarf für die nachfolgenden Kaltwalzschritte gesenkt wird und somit auch eine geringere Enddicke präziser gefertigt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch das nicht körn orientierte Elektroband, hergestellt durch das erfin dungsgemäße Verfahren. Durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren, insbesondere durch die Schritte (B), (C) und (D), kann ein nicht kornorientiertes Elektroband bereitgestellt werden, welches sich durch die Möglichkeit ge ringe Dicke zu fertigen und besonders hohe Polarisationswerte J2500 und J5000 in Kombination mit niedrigen Ummagnetisierungsverlusten sowohl bei niedrigen Freguenzen von beispielsweise 50 Hz als auch bei hohen Fre- guenzen von beispielsweise 400 oder 700 Hz, auszeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch das nicht kornorientierte Elektroband, wobei es folgende Zusammensetzung und Textur aufweist (aller Angaben in Gew.-%)
2,1 bis 3,6 Si,
0,3 bis 1,2 AI,
0,01 bis 0,5 Mn,
bis zu 0,05 Cr,
bis zu 0,005 Zr,
bis zu 0,04 Ni,
bis zu 0,05 Cu,
bis zu 0,005 Cu,
bis zu 0,005 wenigstens eines Seltenerdmetalls,
bis zu 0,005 Co,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. mit
I e,{554}<225> Iz,{110}<001> ^ 3,
wobei Ie,{554}<225> und Iz,aio}<ooi> die folgenden Bedeutungen haben:
I e,{554}<225> Intensität I in der e-Faser der Orientierungsdichte f(g) im Eulerraum bei f-i = 90°, f2 = 45° und f = 60° und Orientierung {554}<225> und
Iz,aio}<ooi> Intensität I der Orientierungsdichte f(g) im Eulerraum in der z-Faser bei
Figure imgf000009_0001
= 0°, f2 = 0° und f = 45° und Orientierung {110}<001>.
Durch die erfindungsgemäße Zwischenglühung (Schritt (Q) wird die Rekristallisation beeinflusst und somit die Textur verändert. Durch die erfindungsgemäßen Beispiele und die Vergleichsbeispiele kann gezeigt werden, dass eine weniger scharf ausgeprägte Textur nach dem Schlussglühen ausgebildet wird als bei einem einstufigen Kaltwalzen nach der Schlussglühung.
Um geringe Verluste bei hohen Freguenzen und hohe Induktionen bzw. Permeabilitäten zu erzielen, wird die Mi krostruktur erfindungsgemäß durch ein zweistufiges Kaltwalzen mit einer Zwischenglühung so eingestellt, dass sich eine optimierte Textur ergibt.
Für gute magnetische Eigenschaften soll die Intensität der Textur in der kristallographischen Richtung bzw. Faser a (<110>||WR), h (<001 >||WR), z (<110>||NR) oder q (<001>||WR) erhöht werden, die eine Umformmagnetisierungs richtung mit geringen magnetischen Verlusten beinhaltet, und die magnetisch ungünstige g-Faser ({111}|| BN) redu ziert werden. Dies kann beispielsweise durch die Orientierungsverteilungsfunktion (OVF) und die Orientierungsdichte (ODF) längs der Fasern gezeigt werden.
Durch die Ermittlung von Orientierungsverteilungsfunktionen (OVF) können die Unterschiede in der Texturausprä gung aufgrund der Verfahrensweisen mit und ohne Zwischendicke festgestellt werden. Dazu werden pro Beispiel fünf Proben mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) gemessen. Zuvor werden durch die chemische Oberflächenbe handlung von jeder Seite der Probe 30 pm entfernt, um Oberflächeneffekte auszuschließen. Anschließend werden {110}-, {200}-, und die {21 l}-Polfiguren für jede der fünf Proben mit Co-Ka ermittelt und aus diesen Messungen der Mittelwert berechnet. Die OVF wird dann mittels eines Programms aus diesen Mittelwerts-Polfiguren bestimmt. Um die OVFs besser vergleichen zu können lassen sich Schnitte der Orientierungsdichten f(g) der Fasern (a, y, z, e) darstellen und die Intensitäten I in bestimmten Orientierungen vergleichen.
Der Texturunterschied aufgrund der Verfahrensweisen mit und ohne Zwischendicke lässt sich durch die Differenz der Intensitäten der Orientierungsdichten f(g) der sich positiv auf die magnetischen Eigenschaften auswirkenden z- Faser, mit der Orientierung {110}<001>, und der magnetisch schlechten y-Skelettlinie, in der e-Faser mit der Ori entierung {554}<225>, festmachen, entsprechend ,{554}<225>- ,aio}<ooi>. welche erfindungsgemäß < 3 ist.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht körn orientierte Elektroband, wobei es eine Enddicke von 0,24 bis 0,36 mm aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet„Enddicke“ die Dicke des nicht kornorientierten Elektrobands nach dem zweiten Kaltwalzschritt. Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung das erfindungsgemäße nicht körn orientierte Elektroband, wobei für die Polarisation J2500/50 bei 2500 A/m und 50 Hz und den Ummagnetisierungsverlust R1i 5/5o bei 1,5 T und 50 Hz folgende Zusammenhänge gelten: bei nicht Warmband-haubengeglühtem Material: J2500/50 > -0,045 * P15/50 2 + 0,3 * P15/5o + 1,085 (1)
bei Warmband-haubengeglühtem Material: J2500/50 > -0,045 * P15/502 + 0,28 * P15/50 + 1, 165 (2)
Die Ummagnetisierungsverluste P können erfindungsgemäß durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren be stimmt 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- und Quer- Streifen geschnitten und als Mischprobe im Epsteinrahmen vermessen.
Das hier beschriebene nicht körn orientierte Elektrobands charakterisiert eine Anisotropie der magnetischen Verlust werte bei 1,5 T und 50 Hz in Längs- und Querrichtung von kleiner 20%.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen, nicht kornorientierten Elektro bands in Eisenkernen von rotierenden elektrischen Maschinen, insbesondere in Elektromotoren und Generatoren.
Figuren
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Verbesserung bei nicht Warmband-haubengeglühtem Material aus den Beispie len 1, 2, 5 und 6.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Verbesserung bei Warmband-haubengeglühtem Material aus den Beispielen 3, 4, 7, 8, 13, 14 und 15 bis 18.
Figur 3 zeigt die Orientierungsdichten der ODF längs der e- Fasern im Eulerraum bei f-i bei 90°, cp2 bei 45° und f im Bereich von 0° bis 90° für Beispiel 1.
Figur 4 zeigt Orientierungsdichten der ODFs längs der z-Fasern im Eulerraum bei cp-i = 0° bis 90°, cp2 bei 0° und f bei 45° für Beispiel 1.
Figur 5 zeigt Orientierungsdichten der ODF längs der e- Fasern im Eulerraum bei cp-i = 90°, cp2 = 45° und f im Be reich von 0° bis 90° für Beispiel 2.
Figur 6 zeigt Orientierungsdichten der ODFs längs der z-Fasern im Eulerraum bei cp-i von 0° bis 90°, cp2 bei 0° und f bei 45° für Beispiel 2. Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es werden die Zusammen setzungen 1 , 2 und 3 gemäß Tabelle 1 eingesetzt. Tabelle 1:
Figure imgf000011_0001
Alle Angaben in Gew.-%, Rest Fe
Beispiel 1
In Beispiel 1 wird Zusammensetzung 1 gemäß Tabelle 1 verwendet.
Es wurden erfindungsgemäße Beispiele 5, 6, 7 und 8 und Vergleichsproben 1, 2, 3 und 4 hergestellt. Dazu wurde jeweils nach der Erschmelzung einer Zusammensetzung 1 aus Tabelle 1 die erhaltene Bramme warmgewalzt, gege benenfalls einer Warmband-Haubenglühung bei 740 °C unterzogen und auf eine Zwischendicke von 0,70 mm kalt gewalzt. Anschließend wurde das Material bei 1000 °C zwischengeglüht, auf eine Enddicke von 0,34 mm kaltgewalzt und dann zwischen 1000°C bis 1080 °C schlussgeglüht. Die Vergleichsprobe 4 wurde nach der Erschmelzung warm gewalzt, einer Warmband-Glühung unterzogen, direkt auf eine Enddicke von 0,34 mm kaltgewalzt und bei 1000 °C schlussgeglüht. Vergleichsprobe 3 resultiert aus dem Standardprozess, d.h. einstufiges Kaltwalzen mit Warmband- Haubenglühung, Details dazu siehe Tabelle 2. Die magnetischen Kennwerte, d.h. J100, J5000, J2500, Pi,5/5o und Ri,o/400. wurden jeweils für Proben mit und ohne Zwischendicke nach der Schlussglühung bestimmt. Die Werte für die Polarisation J sind für die erfindungsgemäßen Beispiele über den Feldstärkenbereich bis zur Sättigung bei beiden geprüften Freguenzen 50 Hz und 400 Hz höher als die Werte der vergleichbaren Vergleichsbeispiele gleicher Dicke von 0,35 mm.
abelle 2: erfindungsgemäße Versuche und Vergleichsversuche gemäß Beispiel 1
Figure imgf000012_0001
G gegebenenfalls durchgeführtes Haubenglühen des Warmbandes
G Zwischenglühung
G Schlussglühung
nicht erfolgt
Beispiel 2
Es wurden erfindungsgemäße Beispiele 11 , 12 und 13 mit der Zusammensetzung 2 gemäß Tabelle 1, Beispiel 14 mit der Zusammensetzung 3 und Vergleichsbeispiele 9 und 10 mit der Zusammensetzung 2 aus Tabelle 1 unter den Bedingungen gemäß Tabelle 3 hergestellt.
abelle 3:
Figure imgf000014_0001
G gegebenenfalls durchgeführtes Haubenglühen des Warmbandes G Zwischenglühen
G Schlussglühen
nicht erfolgt
Die bei erfindungsgemäßer Fertigung erreichte Verbesserung sowohl der Ummagnetisierungsverluste als auch der magn. Polarisation können mit den in Formel 1 und Formel 2 gegebenen Zusammenhängen beschrieben werden und sind in den Figuren 1 (für nicht haubengeglühtes Warmband) und 2 (für haubengeglühtes Warmband) darge stellt.
Formel 1 (für nicht Warmband-haubengeglühtes Material): J2500/50 > -0,045 * P15/502 + 0,3 * P15/50 + 1,085
Formel 2 (für Warmbandhaubengeglühtes Material): J2500/50 > -0,045 * P15/502 + 0,28 * P15/50 + 1, 165
Es wurden röntgenografische Texturbestimmungen mit CoKa-Strahlung durchgeführt und die {100}-, die {200}- und die {21 l}-Polfiguren der schlussgeglühten Proben 1, 3, 5, 7, 9, 11, 12 und 14 bestimmt. Für eine bessere Messsta tistik wurden von den Proben jeweils 5 Röntgenproben vermessen. Aus den Mittelwerts-Polfiguren wurden die Orien tierungsverteilungsfunktionen (OVF) berechnet.
Durch die OVF kann die Orientierung des Kristallkoordinatensystems relativ zum Probenkoordinatensystem darge stellt werden, indem jedem Punkt in einem Raum, der von den Eulerwinkeln f-i , cp2 und f aufgespannt wird, eine Orientierungsdichte f(g) bzw. Intensität I zugeordnet wird. Für eine anschauliche Darstellung können diese Orientie rungsverteilungsfunktionen anhand der Intensität von Fasern in Schnittflächen dieses Raums abgebildet werden.
Hier werden die e- und die z-Faser betrachtet. In der e-Faser liegt die < 110>- Richtung parallel zur Querrichtung und verläuft bei cp-i = 90°, cp2 = 45° und f zwischen 0° bis 90°. Bei der z-Faser liegt die <110> -Richtung parallel zur Normalen-Richtung und verläuft bei cp2 = 0°, f = 45° und zwischen cpl = 0° bis 90°.
Für den für die jeweilige Faser relevanten Schnitt der OVF wurden die Orientierungsdichten f(g) der z- und e- Faser für den Verlauf von Eulerwinkeln von 0 bis 90° aufgetragen.
In den Figuren 3 bis 6 ist der Verlauf der OVF gegen den Winkel f für die e-Faser und gegen den Winkel q^ für die z- Faser gezeigt. Es sind die speziellen Lagen {554}<225>, {110}<001> und weitere eingezeichnet. Die Probe 1, 3 und 9 der einstufigen Fertigung haben die Hauptintensität ihrer Textur in der Nähe der magnetisch schlechten g-Faser bzw. der g-Skelettlinie (s. {554}<225> in der e-Faser).
Dabei trägt die e-Faser bei {554}<225> zu einer verschlechterten Textur bei, da sich durch die Fertigung die ideale g-Faser um einige Grad verschieben kann, was als g-Skelettlinie bezeichnet wird. Eine Skelettlinie bezeichnet eine Verbindungslinie von Punkten höchster Intensität durch den Eulerraum und Intensitätsschwankungen entlang dieser können als Schwankung innerhalb der Fehlertoleranz interpretiert werden. Daher verschiebt sich die maximale Inten sität I der y-Faser hin zur e-Faser bei cp-i bei 90°, cp2 bei 45° und f bei 60° und Orientierung {554}<225>. Das erfindungsgemäße Verfahren der zweistufigen Fertigung verringert die Orientierungsdichte dieses schlechten e-Fa- ser Texturwerts bei {554}<225> (s. Tabelle 3 und Figuren 3 bis 6). Die z-Faser, die keine magnetisch schwere Ummagnetisierungsrichtung enthält, ist bei der erfindungsgemäßen, zweistufigen Fertigung stärker belegt als bei der einstufigen Fertigung. Die einzelnen Werte sind in Tabelle 4 aufge führt.
Tabelle 4:
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
Eine Verbesserung der Textur wird durch die zweistufige Fertigung erreicht, da in der z-Faser die Erhöhung der In tensität der Orientierungsdichte bei {110}<001> durch die zweistufige Fertigung und in der e-Faser die Absenkung der Intensität der Orientierungsdichte bei {554}<225> bewirkt wird (s. Tabelle 4). Nicht kornorientiertes Elektroband, welches durch eine erfindungsgemäße Fertigung mit Zwischendicke hergestellt wurde und bei dem die Bedingung
I e,{554}<225>“ Iz,{110}<001> ^ 3 gilt, weist daher besonders gute magnetische Eigenschaften auf.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein nicht kornorientiertes Elektroband hergestellt werden, welches sich durch besonders niedrige Ummagnetisierungsverluste sowohl bei niedrigen als auch hohen Freguenzen und eine gute Walzbarkeit auszeichnet, so dass es besonders dünn gewalzt werden kann. Daher kann es vorteilhaft in rotierenden elektrischen Maschinen, insbesondere in Elektromotoren und Generatoren, eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Nicht kornorientiertes Elektroband, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Zusammensetzung und Textur aufweist (aller Angaben in Gew.-%)
2, 1 bis 3,6 Si,
0,3 bis 1,2 AI,
0,01 bis 0,5 Mn,
bis zu 0,05 Cr,
bis zu 0,005 Zr,
bis zu 0,04 Ni,
bis zu 0,05 Cu,
bis zu 0,005 Cu,
bis zu 0,005 wenigstens eines Seltenerdmetalls,
bis zu 0,005 Co,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, mit
I e,{554}<225> Iz,{110}<001> ^ 3,
wobei
,{554}<225> und Iz,aio}<ooi> die folgenden Bedeutungen haben: ,{554}<225> Intensität I in der e-Faser der Orientierungsdichte f(g) im Eulerraum bei f-i = 90°, f2 = 45° und f = 60° und Orientierung {554}<225> und
Iz,aio}<ooi> Intensität I der Orientierungsdichte f(g) im Eulerraum in der z-Faser bei cpi = 0°, f2 = 0° und f =
45° und Orientierung {110}<001>.
2. Nicht kornorientiertes Elektroband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Enddicke von 0,24 bis 0,36 mm aufweist.
3. Nicht kornorientiertes Elektroband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Polarisation J2500/50 bei 2500 A/m und 50 Hz und den Ummagnetisierungsverlust P^o bei 1,5 T und 50 Hz folgende Zusammenhänge nach der Schlussglühung gelten: für nicht Warmband-haubengeglühtes Material: J2500/50 > -0,045 * P15/502 + 0,3 * P15/50 + 1,085 (1) für Warmband-haubengeglühtes Material: J2500/50 > -0,045 * P15/502 + 0,28 * P15/50 + 1 ,165 (2)
4. Verfahren zur Herstellung eines nicht kornorientierten Elektrobands nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend mindestens die folgenden Verfahrensschritte: (A) Bereitstellen eines warmgewalzten, optional separat geglühten, nicht kornorientierten Elektrobands, bevorzugt über den konventionellen Fertigungsweg via Stranggießanlage oder über Dünnbrammenfertigung, in einer Di cke von 1 bis 4 mm,
(B) Kaltwalzen des Elektrobands aus Schritt (A) auf eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm, um ein erstes Kalt band zu erhalten,
(C) Zwischenglühen des ersten Kaltbands aus Schritt (B) bei einer Temperatur von 700 bis 1100 °C, um ein zwischengeglühtes, erstes Kaltband zu erhalten,
(D) Kaltwalzen des zwischengeglühten, ersten Kaltbands aus Schritt (C) auf eine Dicke von 0,24 bis 0,36 mm, um ein zweites Kaltband zu erhalten, und
(E) Schlussglühen des zweiten Kaltbands aus Schritt (D) bei einer Temperatur von 900 bis 1100 °C, um das nicht kornorientierte Elektroband zu erhalten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (C) in einem Durchlaufofen oder als Haubenglühung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen in Schritt (B) mit einem Kaltwalzgrad von 30 bis 90% erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen in Schritt (D) mit einem Kaltwalzgrad von 30 bis 90% erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (A) eine Warm band-Haubenglühung bei einer maximalen Temperatur von 640 bis 900 °C erfolgt.
9. Nicht kornorientiertes Elektroband, hergestellt durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8.
10. Verwendung eines nicht kornorientierten Elektrobands nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Eisenkernen von rotierenden elektrischen Maschinen, insbesondere in Elektromotoren und Generatoren.
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