DE102005004037B3 - Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere - Google Patents
Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005004037B3 DE102005004037B3 DE102005004037A DE102005004037A DE102005004037B3 DE 102005004037 B3 DE102005004037 B3 DE 102005004037B3 DE 102005004037 A DE102005004037 A DE 102005004037A DE 102005004037 A DE102005004037 A DE 102005004037A DE 102005004037 B3 DE102005004037 B3 DE 102005004037B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- melt
- dipping
- substrate
- starting substrate
- cold rolling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
- C21D8/1233—Cold rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
- C23C2/16—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
- C23C2/18—Removing excess of molten coatings from elongated material
- C23C2/20—Strips; Plates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/261—After-treatment in a gas atmosphere, e.g. inert or reducing atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
- C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von FeSi-Band oder -Tafeln mit höheren Gehalten an Silizium, homogen verteilt oder als Gradientenwerkstoff, im Bereich einer Dicke von 0,10 bis 1 mm für elektromagnetische Anwendungen.The The invention relates to a method for producing FeSi tape or Boards with higher Held on silicon, homogeneously distributed or as gradient material, in the range of 0.10 to 1 mm thickness for electromagnetic applications.
Üblicherweise werden für die Erzeugung von nichtkornorientierten Elektroblechen FeSi-Stähle verwendet, deren Si-Gehalte maximal 3,5 Gew.-% betragen. Derart begrenzte Si-Gehalte aufweisende FeSi-Stahllegierungen gestatten eine problemlose Fertigung auf dem üblichen schmelzmetallurgischen Herstellungsweg. Insbesondere wird durch eine Beschränkung des Si-Gehaltes auf Gehalte ≤ 3,2 Gew.-% sichergestellt, dass bei konventioneller Vorgehensweise das erhaltene Blech nach dem Kaltwalzen rissfrei ist.Usually be for the production of non-grain oriented electrical steel FeSi steels used their Si contents are at most 3.5 wt .-%. Such limited Si contents having FeSi steel alloys allow trouble-free production on the usual melt metallurgical production route. In particular, is through a restriction of the Si content to contents ≤ 3.2 Weight% ensured that in conventional procedure the obtained sheet is free of cracks after cold rolling.
Im Zuge der konventionellen Fertigung wird nach dem Erschmelzen der Stahllegierung die Schmelze zu einer Bramme oder Dünnbramme vergossen. Dieses Vormaterial wird dann im Direkteinsatz ohne Wiedererwärmung oder nach einer Abkühlung und einer Wiedererwärmung in einem Warmwalzprozess bestehend aus einem Entzundern, einem Vorwalzen und einem in einer in der Regel mehrgerüstigen Warmwalzstaffel durchgeführtes Fertigwarmwalzen zu einem Warmband gewalzt. Das Warmband wird dann einer in der Regel als Beizen durchgeführten Oberflächenbehandlung unterzogen, die mit einem Glühen (Warmbandglühen) kombiniert sein kann. Eine Warmbandglühung bevor das Warmband zu Kaltband kaltgewalzt wird, kann ebenso nach dem Kaltwalzen erfolgen. Schließlich wird das Band schlussgeglüht oder einer Glühung mit anschließender Nachverformung unterzogen.in the In the course of conventional manufacturing, after the melting of the Steel alloy the melt to a slab or thin slab shed. This raw material is then in direct use without reheating or after a cool down and a reheating in a hot rolling process consisting of a descaling, a rough rolling and a finished hot rolling carried out in a generally multi-stand hot rolling mill rolled to a hot strip. The hot strip is then one usually carried out as a pickling surface treatment subjected to a glow (Hot strip annealing) combined can be. A hot strip annealing before the hot strip is cold rolled to cold strip, can also after take the cold rolling. After all the ribbon is finally annealed or a glow with following Subjected to post-deformation.
Schon bei Si-Gehalten von mehr als 3,2 Gew.-% zeigen sich erste Schwierigkeiten beim Kaltwalzen in Form von hohen Walzkräften und einer zunehmenden Rissanfälligkeit. So treten beim Kaltwalzen von aus FeSi-Legierungen mit FeSi-Gehalten mit mehr als 3,5 Gew.-% erzeugten Warmbändern (konventioneller metallurgischer Fertigungsweg) regelmäßig Risse auf, die die Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Elektroblechproduktes mit Dicken ≤ 0,75 mm über den konventionellen Fertigungsweg ausschließen.Nice at Si contents of more than 3.2 wt .-%, first difficulties during cold rolling in the form of high rolling forces and increasing Susceptibility to cracking. Thus, cold rolling of FeSi alloys with FeSi contents occurs more as 3.5 wt .-% produced hot strips (conventional metallurgical manufacturing route) regularly cracks on that the production of a high quality electric sheet product with thicknesses ≤ 0.75 mm above exclude the conventional manufacturing process.
Den Schwierigkeiten bei der Herstellung steht gegenüber, dass die Erhöhung des Si-Gehaltes zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes und damit zu einer Erniedrigung der magnetischen Verluste im Einsatzfall führt. Für eine Reihe von Anwendungen, speziell für in der Audio-, Video-, Datenverarbeitungs- und Medizintechnik eingesetzte Klein- und Kleinstmaschinen sowie für Antriebe und für Magnetkerne in elektromagnetischen Anwendungen, die mit höheren Frequenzen arbeiten, sind daher Bänder oder Tafeln aus FeSi-Legierungen mit Si-Gehalten im Bereich von 3,0 Gew.-% bis 7,0 Gew.-% von besonderem Interesse. Hierbei kann der höhere Si-Gehalt sowohl über den gesamten Querschnitt des Bandes bzw. der Tafel als auch vorteilhaft nur über einen Bereich nahe der Oberfläche des Bandes bzw. der Tafel (Gradientenwerkstoff) ausgeprägt sein.The Difficulty in the production is opposite, that the increase of Si content to an increase of electrical resistance and thus to a lowering of the magnetic losses in use leads. For a range of applications, especially for used in audio, video, data processing and medical technology Small and very small machines also for Drives and for Magnetic cores in electromagnetic applications with higher frequencies work, are therefore ribbons or sheets of FeSi alloys having Si contents in the range of 3.0% to 7.0% by weight of particular interest. Here, the higher Si content over both the entire cross section of the tape or the panel as well as advantageous only one Area near the surface of the band or the panel (gradient material) be pronounced.
FeSi-Werkstoffe mit einem Si-Gehalt von annähernd 6,5 Gew.-sind auf dem Markt erhältlich. Die Herstellung dieser Produkte erfolgt auf dem Wege einer chemischen Abscheidung einer höchstsilizierten FeSi-Schicht auf einem konventionellen Elektroband und einem anschließenden Diffusionsglühen. Auf diese Weise lassen sich zwar die bei konventioneller Produktion von hohe Siliziumgehalte aufweisenden Blechen auftretenden Schwierigkeiten vermeiden. Es sind dazu jedoch zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich, die die Herstellung verkomplizieren und verteuern.FeSi materials with an Si content of approximately 6.5% by weight are on available on the market. The production of these products takes place by way of a chemical Deposition of a highly-silica FeSi layer on a conventional electrical steel strip and a subsequent diffusion annealing. On Although this can be done in conventional production difficulties encountered by high silicon content sheets avoid. However, additional work steps are required which complicate the production and make it more expensive.
In
der wissenschaftlichen Literatur finden sich zahlreiche Arbeiten,
in denen das Umformverhalten von FeSi-Legierungen mit Si-Gehalten
von mehr als 3,2 Gew.-% untersucht und die Möglichkeiten der Fertigung eines
derartigen Stahls auf dem üblichen
metallurgischen Weg betrachtet worden sind. So ist aus der deutschen
Patentschrift
Der
voranstehend zusammengefasste, in der
Als Alternativweg zur Fertigung höhersilizierter FeSi-Bänder oder -Tafeln kann der Verfahrensweg über Aufbringen einer (Si,Al)-Schicht auf ein Substrat aus konventionell gefertigtem Elektroblech und anschließendem Diffusionsglühen angesehen werden. Entsprechende Verfahren sind jeweils in
- – Ros-Yänez T., Y. Houbaert and M. De Wulf: "Evolution of magnetic properties and microstructure of high-silicon steel during hot dipping and diffusion annealing", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38, No. 5, September 2002, pp. 3201-3203, ISI/IF:0.720,
- – Ros-Yänez T., Y. Houbaert and V.Gomez Rodriguez: "High-silicon steel produced by hot dipping and diffusion annealing", Journal of Applied Physics, vol. 91 no. 10 (2002),
- – Y. Houbaert. T. Ros-Yänez and M. Prado, Materials Science Forum vols 373-376 (2001), pp 733-736,
- – Houbaert, Y, Colas R, Barros J, Ruiz D, Vandenberghe R, De Wulf M, Ros-Yänez T: "Advances on the characterization of high-silicon steel for electrical applications produced by thermomechanical and dippingannealing treatment", MATERIALS SCIENCE FORUM 426-4 (2003) pp. 1145-1150,
- – Ros-Yänez T., D. Ruiz, J. Barros and Y. Houbaert: "Advances in the production of high-silicon electrical steel by thermomechanical processing and by immersion and diffusion annealing", Journal of Materials and Compounds Vol 369/1-2 (2004) pp 125 – 130,
- –
EP 1 260 598 A1 - – WO 04029318 A1
- – WO 04044252 A1
- – Ros-Yänez T., M. De Wulf and Y. Houbaert: "Influence of the Si and Al gradient on the magnetic properties of high-Si electrical steel produced by hot dipping and diffusion annealing", JMMM (2004),
- Ros-Yänez T., Y. Houbaert and M. De Wulf: "Evolution of magnetic properties and microstructure of high-silicon steel during hot dipping and diffusion annealing", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 5, September 2002, pp. 3201-3203, ISI / IF: 0.720,
- - Ros-Yänez T., Y. Houbaert and V. Gomez Rodriguez: "High-silicon steel produced by hot dipping and diffusion annealing", Journal of Applied Physics, vol. 91 no. 10 (2002),
- - Y. Houbaert. T. Ros-Yänez and M. Prado, Materials Science Forum vols 373-376 (2001), pp 733-736,
- - Houbaert, Y, Colas R, Barros J, Ruiz D, Vandenberghe R, De Wulf M, Ros-Yänez T: "Advances in the characterization of high-silicon steel for electrical applications produced by thermomechanical and dipping annealing treatment", MATERIALS SCIENCE FORUM 426-4 (2003) pp. 1145-1150,
- - Ros-Yänez T., D. Ruiz, J. Barros and Y. Houbaert: "Advances in the production of high-silicon electrical steel by thermo-mechanical processing and by diffusion and diffusion annealing", Journal of Materials and Compounds Vol 369/1 -2 (2004) pp 125-130,
- -
EP 1 260 598 A1 - - WO 04029318 A1
- - WO 04044252 A1
- - Ros-Yänez T., M. De Wulf and Y. Houbaert: "Influence of the Si and Al gradient on the magnetic properties of high-Si electrical steel produced by hot dipping and diffusion annealing", JMMM (2004),
Nachteile der in diesen Literaturstellen erläuterten Wege sind neben einem großen verfahrenstechnischen Aufwand insbesondere die schlechte Oberflächenbeschaffenheit und die hohe Rauheit der Bänder bzw. Tafeln, was insbesondere im Falle von Elektroblech als Substrat in Dicken ≤ 0,35 mm deren Nutzbarkeit in elektromagnetischen Geräten stark beeinträchtigt. Weiterhin sind die auf diesem Wege hergestellten Bänder oder Tafeln im Vergleich zu konventionellem Elektroblech nur schwer zu bearbeiten und zu verarbeiten, was bei seinem Einsatz einen wesentlichen Kostenfaktor darstellt.disadvantage the ways outlined in these references are in addition to one huge procedural effort in particular the poor surface finish and the high roughness of the bands or panels, which is especially in the case of electrical sheet as a substrate in thicknesses ≤ 0.35 mm whose usability in electromagnetic devices severely impaired. Furthermore, the tapes or sheets produced in this way are difficult to machine compared to conventional electrical steel and process, which in its use a significant cost factor represents.
Ausgehend von dem voranstehenden erläuterten Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein vereinfacht durchführbares Verfahren zum Herstellen von für elektromagnetische Anwendungen bestimmten, gut be- und verarbeitbaren, aus FeSi-Legierungen hergestellten Bändern und Tafeln zu schaffen, die Dicken von 0,10 mm bis 1,00 mm besitzen und über ihren gesamten Querschnitt oder nur im Bereich ihrer Oberfläche einen erhöhten (Si,Al)-Gehalt aufweisen, wobei das erhaltene Stahlprodukt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik technologische Vorteile in seiner Herstellung besitzen, eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit, speziell eine geringe Rauheit, aufweisen und keine oder nur geringe Probleme bezüglich der Be- und Verarbeitung auftreten sollen. Zur Lösung der oben genannten Aufgaben schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von magnetischem Band oder Tafeln für elektromagnetische Anwendungen vor, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:
- – Wahl eines geeigneten Substratmaterials bestehend aus einer FeSi-Legierung in Bandform oder als Tafel mit einer Dicke von > 0,1 mm als Substratmaterial,
- – Tauchen des Bandes bzw. der Tafeln, gefertigt auf konventionellem, schmelzmetallurgischen Weg mit einer gegebenen Dicke d, in einer hypereutektischen (Si,Al)-Schmelze) bei Temperaturen kleiner als 950 °C und beim Vorhandensein einer nichtoxidierenden Atmosphäre,
- – Herausnehmen des Bandes bzw. der Tafel nach einer Reaktionszeit von ≤ 30 sec. aus der Schmelze und Entfernen der Schmelze vom Band durch ein geeignetes Verfahren, wie zum Beispiel Abstreifen,
- – Abkühlen des Bandes auf Raumtemperatur, wobei die Abkühlung vorteilhaft extrem rasch mit einer Abkühlrate ΔT/Δt > 400 °C/min erfolgt, auf Temperaturen unterhalb von T ≤ 400 °C,
- – Kaltwalzen des Substrates bei Temperaturen T ≤ 400 °C auf Enddicken des Bandes bzw. der Tafeln im Bereich von 0,10 bis 0,75 mm,
- – Stanzen von Formteilen oder Segmenten des kaltgewalzten Materials,
- – Glühbehandeln der gestanzten Teile oder des kaltgewalzten Materials bei Temperaturen oberhalb 700 °C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre.
- Choice of a suitable substrate material consisting of a FeSi alloy in strip form or as a board with a thickness of> 0.1 mm as the substrate material,
- Dipping the strip or plates made by a conventional melt metallurgical route of a given thickness d, in a hypereutectic (Si, Al) melt) at temperatures lower than 950 ° C and in the presence of a non-oxidizing atmosphere,
- Removing the strip or slab from the melt after a reaction time of ≦ 30 seconds and removing the melt from the strip by a suitable method, such as stripping,
- Cooling the strip to room temperature, the cooling taking place advantageously extremely rapidly with a cooling rate ΔT / Δt> 400 ° C./min, to temperatures below T≤400 ° C.,
- Cold rolling of the substrate at temperatures T ≦ 400 ° C. to final thicknesses of the strip or sheets in the range from 0.10 to 0.75 mm,
- Punching of molded parts or segments of the cold-rolled material,
- Annealing the stamped parts or the cold rolled material at temperatures above 700 ° C in a non-oxidizing atmosphere.
Die Art des Herausnehmens des Bandes oder der Tafel aus der Schmelze kann je nach Realisierungsart durch Herausziehen – im Fall eines Tauchens – oder durch Festlegung der Verweilzeit im Bad bei kontinuierlicher Bewegung des Bandes durch das Bad erfolgen.The Type of removal of the tape or the slab from the melt can depending on the type of realization by pulling out - in the case a diving - or by determining the residence time in the bath with continuous movement of the tape done by the bath.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Verfahrensschritt „Aufbringen einer hochsilizierten Schicht" in den bekannten Herstellweg von nichtorientiertem schlussgeglühten Elektroband zu integrieren.Of the The invention is based on the idea of the method step "application a highly silicated layer "in the known production of non-oriented final annealed electrical steel to integrate.
Technologische Vorteile treten dabei durch den Wegfall des zusätzlichen Verfahrensschritts „Diffusionsglühen" nach Aufbringen der Schicht auf ein bereits fertig schlussgeglühtes Elektroband als Substrat ein.technological Advantages occur through the omission of the additional process step "diffusion annealing" after application the layer on an already final annealed electrical strip as a substrate one.
Werkstoffseitig wurde eine Verbesserung der Oberflächenrauheit sowie der magnetischen Eigenschaften durch ein Kaltwalzen nach dem Aufbringen der Si-reichen Schicht erreicht.On the material side was an improvement in surface roughness as well as the magnetic Properties by cold rolling after application of Si-rich Layer reached.
Ferner wurde ein Weg gefunden, das Stanzen von Formteilen oder Segmenten vor dem Eindiffundieren des Siliziums in das Material zu realisieren, da für höhersiliziertes Grundmaterial naturgemäß Probleme bei der Be- und Verarbeitung auftreten.Further A way was found, the punching of moldings or segments to realize before the diffusion of silicon into the material, for this höhersiliziertes Base material naturally causes problems the processing and processing occur.
Hierbei kann als Substratmaterial ein Stahl mit Gehalten an Si und Al der Art:
- i) Si: 1,8 – 3,5 Gew.-%, Al: < 1,5 Gew.-%; oder
- ii) Si: 0 – 1,8 Gew.-%, Al: < 1,7 Gew.-%
- i) Si: 1.8-3.5 wt%, Al: <1.5 wt%; or
- ii) Si: 0-1.8% by weight, Al: <1.7% by weight
Bei dem als Substratmaterial mit obiger Zusammensetzung eingesetzten, auf konventionellem, schmelzmetallurgischen Weg gefertigten Band bzw. bei den ebenso erhaltenen, als Substratmaterial eingesetzten Tafeln kann es sich um
- i) ein schlussgeglühtes, in der Fachsprache auch als "fully finished" bezeichnetes Elektroband,
- ii) ein nicht schlussgeglühtes, in der Fachsprache auch als "semi finished" bezeichnetes Elektroband,
- iii) warmgewalztes Band oder warmgewalzte Tafeln, vorteilhaft mit Dicken ≤ 1,5 mm; oder
- iv) kaltgewalztes Warmband
- i) a final annealed, in technical language also referred to as "fully finished" electrical steel,
- (ii) a non-final annealed electrical steel, also referred to in technical language as semi-finished;
- iii) hot rolled strip or hot rolled sheets, advantageously with thicknesses ≤ 1.5 mm; or
- iv) cold rolled hot strip
Die gewählte Gesamtabnahme beim Kaltwalzen kann entspreehend der gewünschten Enddicke und bei entsprechender Wahl der Dicke des Substrates so gewählt werden, dass
- i) eine Gesamtabnahme ε von < 2 %,
- ii) eine Gesamtabnahme von 2 % < ε ≤ 20 % oder
- iii) eine Gesamtabnahme von 30 % < ε ≤ 82
- i) an overall decrease ε of <2%,
- ii) an overall decrease of 2% <ε ≤ 20% or
- iii) an overall decrease of 30% <ε ≤ 82
Überraschend hat sich gezeigt, dass ein Kaltwalzen des in der (Si,Al)-Schmelze getauchten Bandes bzw. Tafeln möglich ist und gleichzeitig eine gute Oberflächenbeschaffenheit bzw. geringe Rauheit des Bandes oder der Tafeln mit einer homogenen Verteilung des Si über den Querschnitt, wie auch im Falle einer inhomogenen Verteilung des Si über den Querschnitt (Gradientenwerkstoff), nach der abschließenden Glühbehandlung erreicht werden kann.Surprised it has been shown that cold rolling of the in the (Si, Al) melt submerged tape or panels possible is and at the same time a good surface finish or low Roughness of the strip or sheets with a homogeneous distribution of the Si over the cross section, as in the case of an inhomogeneous distribution of the Si over the cross-section (gradient material), after the final annealing treatment can be achieved.
Dagegen ist das Band bzw. die Tafeln nach dem Tauchen und sofort anschließendem Glühen auf Grund des resultierenden hohen Si-Gehaltes im Material nicht oder nur sehr schwer kaltwalzbar.On the other hand is the band or plates after diving and immediately after annealing at the bottom the resulting high Si content in the material not or only very difficult cold rolling.
Zudem lassen sich, wie oben beschrieben, Formteile oder Segmente nach dem Aufbringen einer Schicht auf dem Substrat und anschließendem Kaltwalzen fertigen (z.B. durch Schneiden, Stanzen etc.), welche dann einer Schlussglühung zur Ausprägung der Endeigenschaften unterzogen werden. Hiermit können die Probleme der Be- und Verarbeitung und die sich daraus ergebenden Nachteile speziell für Stähle mit sehr hohen Si-Gehalten verringert werden.In addition, as described above, moldings or segments after the application of a Make layer on the substrate and then cold rolling finished (eg by cutting, punching, etc.), which are then subjected to a final annealing to the expression of the final properties. This can reduce the problems of processing and the resulting disadvantages especially for steels with very high Si contents.
Dagegen ist eine konventionelle Bearbeitung, wie Stanzen, an den auf den bekannten Wegen hergestellten höhersilizierten, schlussgeglühten Material nicht oder nur unter extremen Randbedingungen, die keine wirtschaftliche Fertigung gestatten, möglich.On the other hand is a conventional processing, such as punching, on the on the well-produced, highly silicided, the fully processed Material not or only under extreme conditions that are not economical Allow production, possible.
Kurze Zeiten von ≤ 25 sec für das Eintauchen in die hypereutektische (Si,Al)-Schmelze sind ausreichend, um eine siliziumreiche Schicht von 30 bis 100 μm auf dem Band aufzubringen.short Times of ≤ 25 sec for immersion in the hypereutectic (Si, Al) melt is sufficient, to apply a silicon-rich layer of 30 to 100 microns on the tape.
Vorteilhaft wird die Schmelze mit einem Gas-Schleier eines nichtoxidierenden Gases oder Gasgemisches abgedeckt.Advantageous is the melt with a gas veil of a non-oxidizing Gas or gas mixture covered.
Die Temperatur des Substrates vor dem Eintauchen in die Schmelze sollte höchstens gleich der Temperatur der Schmelze sein, bevorzugt jedoch kleiner.The Temperature of the substrate before immersion in the melt should be at the most be equal to the temperature of the melt, but preferably smaller.
Der Prozessschritt "Eintauchen in eine (Si,Al)- reiche Schmelze" kann vorteilhaft so gestaltet werden, dass die Bildung einer DO3-Schicht merklicher Dicke unmittelbar auf dem Substrat vermieden wird. Der Grund liegt darin, dass diese Schicht nur schwer umformbar ist. Günstig erweisen sich hierbei eine rasche Abkühlung nach dem Dipping in der Schmelze durch kurze Tauchzeiten von ≤ 0,25 sec und einer anschließenden Abkühlung nach der Herausnahme mit ΔT/Δt ≥ 400 °C/min auf Temperaturen von ≤ 400 °C.The process step "Immersion in a (Si, Al) -rich melt" can advantageously be designed so that the formation of a DO 3 layer of appreciable thickness directly on the substrate is avoided. The reason is that this layer is difficult to form. Conveniently, this proves a rapid cooling after dipping in the melt by short dipping times of ≤ 0.25 sec and subsequent cooling after removal with ΔT / Δt ≥ 400 ° C / min to temperatures of ≤ 400 ° C.
In der äußeren Schicht mit einem (Si,Al)-Gehalt bis zu 12,6 Gew.-% ist ferner das mögliche Auftreten von Si-Ausscheidungen mit "größerem Durchmesser" durch geeignete Wahl der Prozessparameter, wie zum Beispiel die Eintauchzeit in die Schmelze, zu vermeiden.In the outer layer with a (Si, Al) content up to 12.6 wt .-% is also the possible occurrence of Si precipitates with "larger diameter" by appropriate Choice of process parameters, such as the immersion time in to avoid the melt.
Das Kaltwalzen kann auch als warmes Kaltwalzen mit Temperaturen T ≤ 400 °C erfolgen.The Cold rolling can also be done as hot cold rolling with temperatures T ≤ 400 ° C.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.following The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.
Dabei
zeigt
Tabelle 1 Table 1
Beispiele für nach den beschriebenen Herstellungswegen erzeugte behandelte Bänder finden sich in den nachfolgend wiedergegebenen Tabellen 2 und 3. Die dort angegebenen magnetischen Kennwerte beziehen sich auf Messungen an Streifen (Längsproben). Es handelt sich damit bei diesen Werten nicht um Mischwerte. Dabei ist mit B25 der Wert der magnetischen Induktion B bei H = 2500 A/m, mit B10 der Wert der magnetischen Induktion B bei H = 1000 A/m und mit P1,0 der Wert der magnetischen Verluste P bei B = 0,1 T und 50 Hz bezeichnet.Examples of treated tapes produced according to the production routes described can be found in Tables 2 and 3 reproduced below. The magnetic characteristics given there relate to measurements on strips (longitudinal samples). These values are therefore not mixed values. With B 25 the value of the magnetic induction B at H = 2500 A / m, with B 10 the value of the magnetic induction B at H = 1000 A / m and with P 1.0 the value of the magnetic losses P at B = 0.1 T and 50 Hz.
Tabelle 2 Homogene Si-Verteilung für unterschiedliche Ausgangssubstrate Table 2 Homogeneous Si distribution for different starting substrates
Tabelle 3 Inhomogene Si-Verteilung für unterschiedliche Ausgangssubstrate Table 3 Inhomogeneous Si distribution for different starting substrates
Den Unterschied in Bezug auf eine Einteilung der Endprodukte in Elektroband mit homogener sowie inhomogener Verteilung (Gradientenwerkstoff) des Siliziums illustrieren die Diagramme Diag. 1 bis Diag. 3, von denen das Diag. 1 die Elementverteilung E im Ausgangssubstrat FeSi1,3, das Diag. 2 eine homogene Elementverteilung E entsprechend der Probe FeSi1,3 gemäß Tabelle 2 und Diag. 3 eine inhomogene Elementverteilung E entsprechend der Probe FeSi1,3 gemäß Tabelle 3 jeweils aufgetragen über die bezogene Blechdicke Bd zeigt. Der Wert "0,0" der bezogenen Blechdicke Bd entspricht dabei der Oberseite des jeweiligen Substrats (Stahlband A bzw. daraus gewonnene Tafel L), während der Wert "1,0" für die Unterseite des jeweiligen Substrats steht.The Difference in terms of a classification of the end products in electrical steel with homogeneous and inhomogeneous distribution (gradient material) of silicon diagrams Diag. 1 to Diag. 3, of which the diag. 1 the element distribution E in the starting substrate FeSi1,3, the diag. 2 a homogeneous element distribution E corresponding to the sample FeSi1,3 according to table 2 and Diag. 3 an inhomogeneous element distribution E corresponding to Sample FeSi1,3 according to table 3 each applied over the referred sheet thickness Bd shows. The value "0.0" of related sheet thickness Bd corresponds to the top of the respective Substrate (steel strip A or derived from panel L), during the Value "1.0" for the bottom the respective substrate is.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005004037A DE102005004037B3 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005004037A DE102005004037B3 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102005004037B3 true DE102005004037B3 (en) | 2006-06-14 |
Family
ID=36500443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102005004037A Expired - Fee Related DE102005004037B3 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102005004037B3 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023248922A1 (en) | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 株式会社アイシン | Steel material processing method and electromagnetic steel sheet |
| WO2025037506A1 (en) | 2023-08-14 | 2025-02-20 | 株式会社アイシン | Manufacturing method, rotary electric machine, and electromagnetic steel sheet |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1260598A1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Universiteit Gent | Steel sheet and process and equipment for producing the same |
| DE10220282C1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-27 | Thyssenkrupp Electrical Steel Ebg Gmbh | Process for producing cold-rolled steel strip with Si contents of at least 3.2% by weight for electromagnetic applications |
| WO2004029318A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sms Demag Aktiengesellschaft | Method for the production of flat steel products having a high magnetization property |
| WO2004044252A1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-05-27 | Posco | Method for manufacturing high silicon grain-oriented electrical steel sheet with superior core loss property |
-
2005
- 2005-01-27 DE DE102005004037A patent/DE102005004037B3/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1260598A1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Universiteit Gent | Steel sheet and process and equipment for producing the same |
| DE10220282C1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-27 | Thyssenkrupp Electrical Steel Ebg Gmbh | Process for producing cold-rolled steel strip with Si contents of at least 3.2% by weight for electromagnetic applications |
| WO2004029318A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sms Demag Aktiengesellschaft | Method for the production of flat steel products having a high magnetization property |
| WO2004044252A1 (en) * | 2002-11-11 | 2004-05-27 | Posco | Method for manufacturing high silicon grain-oriented electrical steel sheet with superior core loss property |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| ROS-YANEZ, T., HOUBAERT, Y., Gómez RODRIGUEZ, V.: High-silicon steel produced by hot dipping and diffusion annealing, In: Journal of Applied Phy- sics. 2002, Volume 91, Number 10, S. 7857-7859 |
| ROS-YANEZ, T., HOUBAERT, Y., GOmez RODRIGUEZ, V.: High-silicon steel produced by hot dipping and diffusion annealing, In: Journal of Applied Phy- sics. 2002, Volume 91, Number 10, S. 7857-7859 * |
| ROS-YANEZ, Tanya HOUBART, Yvan, DE Wulf, Marc: Evvolution of Magnetic Properties and Microstruc- ture of High-Silicon Steel During Hot Dipping and Diffusion Annealing. In: IEEE Transactions on Mag- netics, 2002, Vol. 38, No. 5, S. 3201-3203. |
| ROS-YANEZ, Tanya HOUBART, Yvan, DE Wulf, Marc: Evvolution of Magnetic Properties and Microstruc- ture of High-Silicon Steel During Hot Dipping and Diffusion Annealing. In: IEEE Transactions on Mag-netics, 2002, Vol. 38, No. 5, S. 3201-3203. * |
| ROS-YANEZ, Tanya, DE WULF, Marc, HOUBAERT, Yvan: Influence of the Si and AI gradient on the magne- tic properties of high-Si electrical steel produ- ced by hot dipping and diffusion annealing. In: Journal of magnetism and magnetic materials. 2004, 272-276, S.e. 521 - e 522. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023248922A1 (en) | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 株式会社アイシン | Steel material processing method and electromagnetic steel sheet |
| WO2025037506A1 (en) | 2023-08-14 | 2025-02-20 | 株式会社アイシン | Manufacturing method, rotary electric machine, and electromagnetic steel sheet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102015114358B4 (en) | Method for producing a grain-oriented electrical strip and grain-oriented electrical strip | |
| DE69913624T2 (en) | Grain-oriented silicon steel sheet and manufacturing process therefor | |
| DE69002661T2 (en) | Enamelled steel sheets and process for their manufacture. | |
| DE102012002642B4 (en) | Hot strip for producing an electric sheet and method for this | |
| DE102019107422A1 (en) | Strip made from a cobalt-iron alloy, laminated core and method for producing a strip made from a cobalt-iron alloy | |
| DE3229295A1 (en) | GRAIN-ORIENTED ELECTRO-STEEL SHEET AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE69420058T2 (en) | Grain-oriented electrical sheet with very low iron losses and manufacturing processes | |
| EP3625373A1 (en) | Non-oriented electrical steel strip for electric motors | |
| DE102011107304A1 (en) | Method for producing a grain-oriented electrical steel flat product intended for electrotechnical applications | |
| DE102011119395A1 (en) | Method for producing a grain-oriented electrical steel flat product intended for electrotechnical applications | |
| DE3751429T2 (en) | Process for producing grain-oriented electrical steel sheets with magnetic properties. | |
| EP3746574A1 (en) | Electrical steel strip that can be but doesn't have to be reannealed | |
| DE60219158T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING HIGHLY PERMEABLE CORNORIENTED ELECTRIC STEEL | |
| DE3147584C2 (en) | Process for the production of grain-oriented silicon steel in strip or sheet form | |
| DE102007039013B3 (en) | Production process for surface-decarbonized hot-rolled strip involves making strip, heating to decarbonizing heat, retaining in carbon-free atmosphere and cooling | |
| DE68921479T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING NON-ORIENTED ELECTRIC SHEETS WITH EXCELLENT MAGNETIC PROPERTIES. | |
| DE69328998T2 (en) | Grain-oriented electrical sheets and material with a very high magnetic flux density and process for producing them | |
| DE69131977T2 (en) | Process for the production of grain-oriented electrical thin sheet with improved magnetic properties and surface film properties | |
| DE102005004037B3 (en) | Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses combined with good magnetizability useful in electromagnetic applications by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt in non-oxidizing atmosphere | |
| EP3746573A1 (en) | Electrical steel strip that can be but doesn't have to be reannealed | |
| EP2942417B1 (en) | Method for producing high permeability grain-oriented electrical strip | |
| DE10220282C1 (en) | Process for producing cold-rolled steel strip with Si contents of at least 3.2% by weight for electromagnetic applications | |
| DE69025537T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING DIRECTED SILICON STEEL SHEETS WITH EXCELLENT MAGNETIC PROPERTIES | |
| DE1231279B (en) | Process for the production of steel strip | |
| DE2941850C2 (en) | Continuous process for overaging hot-dip coated steel sheet or strip |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG, 47166 DUISBURG, DE |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |