DD140568A6 - Verfahren zur herstellung von siliziumhaltigem stahlband - Google Patents

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DD140568A6 DD78209252A DD20925278A DD140568A6 DD 140568 A6 DD140568 A6 DD 140568A6 DD 78209252 A DD78209252 A DD 78209252A DD 20925278 A DD20925278 A DD 20925278A DD 140568 A6 DD140568 A6 DD 140568A6
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Description

209 252
Verfabren zur Herstellung von siliziumbaltigem Stahlband Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines siliziumhaltigen Stahlbandes aus kornorientiertem Siliziumstahl für elektromagnetische Verwendung, nach Patent 117 084.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es ist bekannt, Stähle mit einem "Würfel-auf-der-Spitze"-Gefüge oder nach den Miller Indizes mit einem (110 £001]-Gefüge herzustellen. Derartige Stähle werden in erster Linie als Kernwerkstoffe für Transformatoren oder andere elektrische Maschinen verwendet. Sie zeichnen sich durch eine hohe magnetische Permeabilität in Verbindung mit einem geringen Kernverlust bei einer bestimmten Flußdichte aus.
Diese magnetischen Eigenschaften könnten noch optimiert werden, wenn ein Prozeß gewählt würde, bei dem einzelne Körnchen innerhalb eines polykristallinen Stahlbleches so ausgerichtet werden, daß die Kristallrichtungen, die die besten magnetischen Eigenschaften ergeben, in der Blech-
19.4-.1979 209 252 -2- AP-0220/209
ebene und parallel zur Walzrichtung liegen.
Ein "bekanntes Verfahren für die Produktion kornorientierter Stahlbleche beruht auf der Erkenntnis, daß eine feinverteilte Ausscheidung von Mangansulfid die Ursache für die Erzeugung eines endgültigen, gut orientierten Korngefüges ist.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, einen Stahl in bestimmter Form der Verwendung zuzuführen, mit dem insbesondere die Anwendungseigenscbaften verbessert werden.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines siliziumbaltigen Stahlbandes aus kornorientiertem Siliziumstahl für elektromagnetische Verwendung, bei dem eine durch basischen Sauerstoff oder offenes Herdfrischen erzeugte Stahlschmelze mit Mangan und mit mindestens einem Karbid- oder Nitridbildner geimpft wird, wobei die Menge des hinzugegebenen Bildners so gewählt ist, daß während nachfolgender Behandlung des von der Schmelze gewonnenen Stahls die Karbide bzw. Nitride Präzipitate bilden, die eine vorzugsweise Bildung einiger Körner im Stahl fördern nach Patent 117 084 zu schaffen, bei dem die Mangansulfiddispersion durch eine Ausscheidung von Vanadiumnitrid unterstützt wird und die magnetischen Eigenschaften eines Stahlbandes, das aus einem Ausgangsmaterial hergestellt wird, wobei es diese beiden Ausscheidungen aufweist, durch eine entsprechende Wahl von Prozeßparametern verbessert wird.
. 19.^.1979
209 252 - 3 - - AP G22C/209 252
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Siliziumstahlband für elektromagnetische Zwecke aus einer " Bramme mit einem Massegebalt von 2 % "bis 4 % Silizium, 0,05 % bis 0,1 % Mangan, 0,02 % bis 0,035 % Schwefel, 0,02 % bis 0,1 % Vanadium in Verbindung mit geringfügigen Begleitelementen warm gewalzt wird und das Warmband mit einer endgültigen Abnahme von mindestens 70 % vor der Entkohlung bei einer im Bereich von 9( peratur kalt gewalzt wird.
bei einer im Bereich von 9OO bis 1050 0C liegenden Tem-
Es ist eine Umgestaltungsform der Erfindung, daß das kaltreduzierte Band bei einer im Bereich von 9OO bis 1050 0C liegenden Temperatur entkohlungsgeglübt wird, und das Entkohlung sglühen bei einer zwischen 950 und 1050 0C liegenden Temperatur erfolgt, wobei das Entkohlungsglühen als kontinuierliches Glihen durchgeführt wird.
Nach einer weiteren Umgestaltungsform der Erfindung erfolgt die Kaltabnahme in einer einzigen Stufe, das Warmband wird geglüht und vor der Kaltabnahme selektiv gekühlt, wobei das Glühen des Warmbandes bei einer zwischen 9OO und 1100 0C liegenden Temperatur erfolgt, und in Ausübung der Erfindung das Glühen des Warmbandes bei einer zwischen 950 und 1075 -C liegenden Temperatur erfolgt.
Die Erfindung ist besonders ausgestaltet, daß das selektive Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 16 C pro Sekunde bis zu einer im Bereich von 75O bis 9OO 0C liegenden Temperatur durchgeführt wird, wobei dem selektiven Abkühlen- ein schnelles Abkühlen bis nahezu Raumtemperatur folgt und das schnelle Abkühlen mit Hilfe eines natürlichen Luftstromes oder Druckluft, Gasstromes oder Wasserstrahles vorgenommen wird.
19^.1979
2 O 9 2 5 2 ~ 4 ~ ΔΡ C22C/2°9 252
Die Erfindung ist dadurch ausgestaltet, daß die Kaltabnabme in zwei Stufen mit einem Zwischenglühen und anschließendem selektiven Abkühlen durchgeführt wird und das Zwischen- glühen bei einer zwischen 900 und 1100 0O liegenden Temperatur erfolgt.
Es ist eine Form der Ausübung der Erfindung, daß das Zwischenglühen bei einer im Bereich von 950 und 1075 0C liegenden Temperatur durchgeführt wird, wobei das selektive Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 16 C pro Sekunde bis zu einer zwischen 750 und 9OO 0C liegenden Temperatur vorgenommen wird und daß dem selektiven Abkühlen ein schnelles Abkühlen bis etwa Baumtemperatur folgt, wozu weiterhin das schnelle Abkühlen mit Hilfe von natürlichem Luftstrom oder Druckluft, Gasstrom oder Wasserstrahl durchgeführt wird.
Nach einer Ausführungsart der Erfindung wird das Warmband vor der Kaltabnahme geglüht und besonders vorteilhaft bei einer zwischen 9OO und 1100 0G liegenden Temperatur geglüht, wobei das Warmbandglühen bei einer im Bereich von und IO75 0O liegenden Temperatur vorgenommen wird.
Die Erfindung sieht vor, daß die Bramme angelassen und auf eine im Bereich von 1,90 bis 3»00 mm liegende Dicke warmgewalzt oder ausführungsweise auf eine zwischen 2,30 und 2,85 mm liegende Dicke warmgewalzt wird.
Die Erfindung ist weiterhin dahingehend ausgestaltet, daß das geglühte.Warmband mit einer Geschwindigkeit von 5 "bis 16 0C pro Sekunde bis auf eine im Bereich von 75O bis 9OO 0C liegende Temperatur abgekühlt wird.
19.4.1979 209 25 2 - 5 - AP 022C/209
Es ist ein Vorteil der Erfindung, wenn die Kaltabnahme vorzugsweise in einer einzigen Stufe erfolgt. In diesem Fall muß das Warmband am besten bei einer im Bereich von 900 bis 1100 0C liegenden Temperatur geglüht und selektiv gekühlt werden. Andererseits kann auch eine Zwei—Stufen-Kaltabnahme mit einem Zwischenglühen angewandt werden. Dann sollte das Zwischenglühen ebenso wie das V/armbandglühen ausgeführt werden, worauf das gleiche selektive Kühlen folgt, und das Warmbandglühen könnte möglicherweise entfallen. Die zweite Kaltabnahme müßte mindestens 70 % betragen. Die Bramme wird am besten wieder erhitzt und warm auf eine Dicke im Bereich von 1.,90 bis 3,00 mm, vorzugsweise 2,30 bis 2,85 mm, gewalzt, wodurch eine stärkere Kaltabnahme beim Walzen auf die handelsüblichen Endabmessungen im Bereich von 0,28 bis 0,35 mm möglich ist. Am Warmband werden dann die Kanten beschnitten, und es wird kontinuierlich 2 bis 5 Minuten lang bei einer zwischen 9OO und 1100 0O liegenden Temperatur geglüht. Ein bevorzugter Bereich sind 95O bis 1075 0C.
Es wurde festgestellt, daß die Wahl der Küblgeschwindigkeit nach diesem Glühen bei vanadiumhaltigem Stahl .wichtig ist, damit die besten endgültigen magnetischen Eigenschaften erzielt werden. Eine Kühlgeschwindigkeit von 5 bis 16 0O pro Sekunde bis auf eine zwischen 750 und 9OO 0C liegende Temperatur führt zu optimalen Ergebnissen, wenn eine raschere Abkühlung bis etwa Saumtemperatur folgt, z.B. durch natürlichen Luftstrom, Druckluft oder Gasstromkühlung oder Kühlen durch Wasserstrahlen, d.h. es wird ein Zwei-Stufen-Küblzyklus angewandt. Dieser kann mit der Notwendigkeit der Ausscheidung von Vanadiumnitrid in einer bestimmten Morphologie nach dem Warmbandglüben verbunden
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sein, wobei aber eine weitere Vergröberung von Teilchen verhindert werden muß, die beim längeren Abkühlen auf Baumtemperatur auftreten kann.
Nach dem Warmbandglüben wird der Stahl gebeizt und auf die Endabmessung mit oder ohne Tief temper at uralter ung während des Walzens in einer Weise kaltgewalzt, bei der die endgültige Kaltabnahme zwischen 70 und 95 % liegt. Nach dem· Kaltwalzen wird der Stahl in einer Durchlauf glühstrecke in einer Atmosphäre von feuchtem Stickstoff oder einem Gemisch von feuchtem Stickstoff/Wasserstoff und bei einer zwischen 900 und 1050 0C, vorzugsweise im Bereich von 95O bis 1050 0O,liegenden Temperatur etwa 4· Minuten lang entkohlt. Dieser Temperaturbereich für die Entkohlung liegt erheblich höher als der Bereich von 800 bis 850 0C, der üblicherweise für die Produktion von kornorientiertem Stahl angewandt wird. Es wurde vorteilhaft festgestellt, daß dadurch die Schwierigkeiten ausgeschotet werden, die sonst bei der Erzielung vollständiger sekundärer Rekristallisation bei diesem Material auftraten, wenn die herkömmliche und im Verhältnis niedrigere Entkohlungstemperatur angewandt wurde. Nach der Entkohlung wird das Band mit Magnesia beschichtet und 24 Stunden lang bei einer Temperatur von über 1100 0O kastengeglüht.
Ausführungsbeispiel '
Die Erfindung soll anhand von AusführungsbBispielen näher erläutert werden.
Beispiel 1
Eine mittels SM-Frischverfabren erreichte Stahlschmelze er-
Λ9Λ. 1979 209 25 2 - 7 -. AP C22C/209 252
hielt in der Pfanne einen Zusatz von Vanadium, so daß die Gesamtzusammensetzung 0,022 % Kohlenstoff, 0,026 % Schwefel, 0,0056 % Stickstoff, 0,092 % Mangan, 2,86 %.Silizium und 0,062 % Vanadium, im übrigen Eisen und geringfügige Begleitelemente aufwies. Aus Blöcken mit dieser Zusammensetzung gewonnene Brammen wurden wieder auf 14-00 0O erhitzt und bei einer Endtemperatur von 960 0C zu Warmband mit einer Dicke von 2,85 mm gewalzt. Das Warmband, das jetzt verteilte Ausscheidungen von Mangansulfid und Vanadiumnitrid als Kornwachstumsinhibitoren enthielt, wurde 5 Minuten lang bei 1050 0C geglüht, mit einer durcbschnittljkhen Geschwindigkeit von 10,5 0C pro Sekunde auf 85O 0C abgekühlt und mit Öl bis auf die Raumtemperatur abgeschreckt. Das Material wurde dann auf eine Endabmessung von 0,35 mm kaltgewalzt. Während des Walzens wurde es bei 6 gleichgroßen Dickenabmessungen 5 Minuten lang einer Alterungsglühung bei 200 0C unterzogen. Nach der Kaltabnabme wurde das Band 4 Minuten lang bei 1050 0C in Wasserstoff mit einem Taupunkt von + 60 0C entkohlt, bevor das Beschichten und Kastenglüben • in herkömmlicher Art erfolgte. Ein mit Hilfe dieser Methode erzeugter Stahl hatte einen Kernverlustjvon 1,30 W/kg bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,92 T bei H s 1,0 kA/m.
Beispiel 2
Ein wie im Beispiel 1 hergestelltes Warmband wurde 5 Minuten Ijang bei 1000 0C geglüht, mit 7,7 °C/sec auf 85O 0C abgekühlt und in Öl abgeschreckt. Nach dem Kaltwalzen auf 0,35 n™ mit einem ähnlichen Alterungsablauf und dem Entkohlen bei 1050 0C über einen Zeitraum von 5 Minuten wurde das Band in der herkömmlichen V/eise beschichtet und kasten-
4.1909
209 25 2 . " 8 *" Ap
geglüht. Dieser Stahl hatte einen Kernverlust von 1,34 W/kg "bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,89 T bei H s 1,0
Beispiel 3
Ein wie in den vorgehenden Beispielen produziertes Warmbandmaterial wurde 5 Minuten lang bei IO5O 0C geglüht, mit einer Geschwindigkeit von 11,0 0C/see auf 750 0C abgekühlt und auf 0,35 mm kaltgewalzt, wobei der oben beschriebene Alterungsvorgang angewendet wurde. Nach 5minütigem Entkohlen bei 1050 0C wurde das Band in der herkömmlichen Weise 'beschichtet und kästengeglüht. Dieser Stahl hatte einen Kernverlust von 1,39 W/kg bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,89 T bei H = 1,0 kA/m.
Beispiel 4 .
Ein gemäß Beispiel 1 hergestelltes Warmbandmaterial wurde 2 Minuten lang bei 1000 0C geglüht, in Luft mit 15 °C/sec auf 9OO PC abgekühlt und danach in öl auf etwa Raumtemperatur abgeschreckt. Das geglühte Warmband wurde anschließend mit einer Alterungsbehandlung auf 0,35 mm kaltgewalzt, 4 Minuten lang bei 1000 0C entkohlt und 24 Stunden lang bei 1200 0G kastengeglüht. Der auf diese Weise hergestellte Stahl hatte einen Kernverlust von 1,32 W/kg bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,89 T bei H= 1,0 kA/m. .
Beispiel 5
Das Warmband wurde wie im Beispiel 4 hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das Warmband nach dem ersten
4.1979 20925 2 -9~ AP C22C/209 252
Glühen rait 6 0C/sec auf 9OO 0C abgekühlt und anschließend in öl auf etwa Raumtemperatur abgeschreckt wurde. Der auf diese Weise erzeugte Stahl hatte einen Kernverlust von 1,34 WAs bei 1»7 £ und- 50 Hz und eine Permeabilität von 1,89 T bei H = 1,0 kA/m.
Beispiel 6
Ein nach Beispiel 1 hergestelltes Warmbandmaterial wurde 2 Minuten lang bei 1050 0C geglüht und mit 8 0C/see auf 9OO 0C abgekühlt, bevor es in öl auf etwa Raumtemperatur abgeschreckt wurde. Das geglühte Warmband wurde anschließend unter Alterung auf 0,35 mm heruntergewalzt, 4 Minuten lang bei 1050 0C entkohlt und 24 Stunden lang bei 1200 0C kastengeglüht. Der auf diesem Wege hergestellte Stahl hatte einen Kernverlust von 1,30 W/kg bei 1,7 T und 50 Ez und eine Permeabilität von 1,93 T bei H = 1,0 kA/m.
Beispiel 7
Ein wie im Beispiel 1 hergestelltes Warmband wurde anfangs 2 Minuten lang bei 1025 0C geglüht, dann in Luft mit 16 0C/see auf 9OO 0C abgekühlt und in öl auf Raumtemperatur abgeschreckt. Das geglühte Warmband wurde anschließend unter. Alterung kaltgewalzt, 4 Minuten lang bei 1050 0C entkohlt und 24 Stunden lang bei 1200 0C kastengeglüht. Der in dieser Yfeise hergestellte Stahl hatte einen Kernverlust von 1,37 WAs bei 1,7 T und .50 Hz und eine Permeabilität von 1,88 T bei H = 1,0. kA/m.
Beispiel 8
Das gleiche Warmbandmaterial wurde wie im Beispiel 7 verarbeitet, allerdings wurde die Entkohlung 4 Minuten lang
19.4.1979 209 25 2 -10- AP C22C/209
"bei 1000 0C -vorgenommen. Dieser Stahl hatte einen Kernverlust von 1,34 W/kg bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,89 T bei H = 1,0 kA/m.
Beispiel 9.
Eine StablprobQ des Materials nach Beispiel 1 wurde 5 Minuten lang bei 950 0G geglüht, mit 5 °C/sec auf 85O 0C abgekühlt und mit Druckluft auf Raumtemperatur abgekühlt/ Die Probe wurde ohne Alterung kaltgewalzt, 4 Minuten lang bei 1050 0C entkohlt und 24 Stunden lang bei 1200 0C kastengeglüht. Der auf diesem Wege hergestellte Stahl hatte einen Kernverlust von 1,36 W/kg bei 1,7 T und 50 Hz und eine Permeabilität von 1,91 T.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung von siliziumhaltigem Stahlband aus kornorientiertem Siliziumstabl für elektromagnetische Verwendung, "bei dem eine durch basischen Sauerstoff oder offenes Herdfrischen erzeugte Stahlschmelze mit Mangan und mit mindestens einem Karbid- oder Nitridbildner geimpft wird, wobei die Menge des hinzugegebenen-Bildners so gewählt ist, daß während nachfolgender Behandlung des von der Schmelze gewonnenen Stahls die Karbide bzw. Nitride Präzipitate bilden, die eine vorzugsweise Bildung einiger Körner im Stahl fördern nach Patent 117 084, gekennzeichnet dadurch, daß eine Bramme mit einem Massegehalt von 2 % bis 4 % Silizium, 0,05 % bis 0,1 % Mangan, 0,02 % bis 0,035 % Schwefel, 0,02 % bis 0,06 % Kohlenstoff, 0,002 % bis 0,01 % Stickstoff und 0,01 % bis 0,1 % Vanadium, in Verbindung mit geringfügigen Verunreinigungen, zu einem Blech warmgewalzt wird, und das Warmband mit einer endgültigen Abnahme von mindestens 70 % vor der Entkohlung bei einer zwischen 9OO und 1050 0 liegenden Temperatur kaltgewalzt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das kalt-reduzierte Band bei einer im Bereich von 9OO bis 1050 0C liegenden Temperatur entkohlungsgeglüht wird.
3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Entkoblungsglühen bei einer zi
liegenden Temperatur erfolgt.
Entkoblungsglühen bei einer zwischen 95Ο und 1050 0O
4; 1979 - 14 - AP 022C/209
4.1979 - 13 - AP C22C/209 252
4. Verfahren nach Punkt 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Entkoblungsglühen als kontinuierliches Glühen . durchgeführt wird.
O Γ
OU'i üDi) -\U 7 ti -χ η v
5. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaltabnahme in einer einzigen Stufe erfolgt und das Warmband geglüht und vor der Kaltabnahme selektiv gekühlt wird.
6, Verfahren nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß das Glühen des Warmbandes bei einer zwischen 9OO und 1100 0O liegenden Temperatur erfolgt,
7· Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Glühen des Warmbandes bei einer zwischen 95O und IO75 0 liegenden Temperatur erfolgt.
8. Verfahren nach den Punkten 5» 6 oder 71 gekennzeichnet dadurch, daß das selektive Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 16 0C pro Sekunde bis zu einer im Bereich von 750 bis 9OO 0C liegenden Temperatur durchgeführt wird.
9· Verfahren nach den Punkten 5 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß dem selektiven Abkühlen ein schnelles Abkühlen bis nahezu Raumtemperatur folgt.
10. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das schnelle Abkühlen"mit Hilfe eines natürlichen Luftstromes oder Druckluft, Gasstromes oder Wasserstrahles erfolgt«,
11. Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaltabnabme in zwei Stufen mit.einem Zwi-schenglühen und anscbließendem selektiven Abkühlen durchgeführt wird.
209 252
12, Verfahren nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Zwischenglühen bei einer
liegenden Temperatur erfolgt.
das Zwischenglühen "bei einer zwischen 9OO und 1100 0G
13. Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß das Zwischenglühen bei einer im Bereich von 95O und IO75 0C liegenden Temperatur durchgeführt wird.
14. Verfahren nach den Punkten 11, 12 und I3, gekennzeichnet dadurch, daß das selektive Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 16 0C pro Sekunde bis zu einer zwischen 750 und 9OO 0C liegenden Temperatur vorgenommen wird.
15. Verfahren nach den Punkten 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß dem selektiven Abkühlen ein schnelles Abkühlen bis etwa Raumtemperatur folgt.
16. Verfahren nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß das schnelle Abkühlen mit Hilfe von natürlichem Luftstrom oder Druckluft, Gasstrom oder Wasserstrahl durchgeführt wird.
17. Verfahren nach den Punkten 11 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß das Warmband vor der Kaltabnahme geglüht wird.
18. Verfahren nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß das Warmband bei einer zwisc
den Temperatur geglüht wird.
das Warmband bei einer zwischen 9OO und 1100 0C liegen
19. Verfahren nach Punkt 18, gekennzeichnet dadurch, daß das Warmbandglühen bei einer im Bereich von 950 und 1075 G liegenden Temperatur vorgenommen wird.
19.4-.1979 209 25 2 - 12 - AP C22C/209
19.4.1979 209 25 2 -H- AP G22C/209 252
Erfindungsanspruch
20. Verfahren nach den Punkten 1 bis 19» gekennzeichnet dadurch, daß die Bramme angelassen und auf eine im Bereich von 1,90 bis 3,00 mm liegende Dicke warmgewalzt wird. .
21. Verfahren nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß die Bramme auf eine zwischen 2,30. und 2,85 mm liegende Dicke warmgewalzt wird.
22. Verfahren nach den Punkten 1 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß das geglühte Warmband mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 16 0O pro Sekunde bis auf eine im Bereich von 750 bis 9000C liegende Temperatur abgekühlt wird.
DD78209252A 1977-11-22 1978-11-22 Verfahren zur herstellung von siliziumhaltigem stahlband DD140568A6 (de)

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