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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

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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
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melt
dipping
substrate
starting substrate
cold rolling
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Application number
DE102005004037A
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German (de)
Inventor
Olaf Dr.-Ing. Fischer
Jürgen Prof. Dr.-Ing. Schneider
Yvan Prof. Dr.-Ing. Houbaert
Tanya Ros Dr. Yanez
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel AG
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Abstract

Preparation of steel band or sheet having low magnetic losses conbined with good magnetizability by dipping a starting substrate in hypereutetice (Si,Al) melt at less than 950[deg]C in non-oxidizing atmosphere to give (Si,Al) coating and enrichment of (Si,Al) in surface region of band or sheet, with partial or complete stripping off of excess melt after dipping with cold rolls at less than 400[deg]C to the end thickness and final glow treatment at more than 700[deg]C in the non-oxidizing atmosphere.

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 DE 102 20282 C1 ein Verfahren bekannt, das es ermöglicht, bei geeignet gewählter Technologie des Warmwalzens und des anschließenden Kaltwalzens Stähle der voranstehend diskutierten Art auf schmelzmetallurgischem Weg ohne das Auftreten von Rissen zu verarbeiten. Gemäß DE 102 20 282 C1 wird für die Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbands oder -blechs für elektromagnetische Anwendungen in Dicken von ≤ 0,70 mm ein Stahl, der (in Gew.-%) C: < 0,01 %, Si: 3,2 – 7 %, Al: < 2 %, Mn: ≤ 1 %, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen enthält, nach dem Erschmelzen zu einem Vormaterial, wie einer Bramme, einer Dünnbramme oder einem Dünnband, vergossen. Anschließend wird das Vormaterial auf eine Temperatur TR > 1000 °C durchgewärmt und bei einer Warmwalzendtemperatur TF von > 800 °C zu einem Warmband fertig warmgewalzt. Dieses Warmband wird dann ausgehend von einer mindestens 750 °C, jedoch weniger als 850 °C betragenden Temperatur TC des Warmbandes mit einer mindestens 400 °C/min betragenden Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt auf eine weniger als 300 °C betragende Temperatur abgekühlt, nach dem Abkühlen einer Oberflächenbehandlung, wie einem mechanischen Entzundern und/oder Beizen, unterzogen, nach dieser Oberflächenbehandlung bei einer höchstens 500 °C betragenden Temperatur TcR kaltgewalzt und schließlich schlussgeglüht.In the scientific literature there are numerous papers in which the forming behavior of FeSi alloys with Si contents of more than 3.2 wt .-% investigated and the possibilities of producing such a steel have been considered in the usual metallurgical way. Such is from the German patent specification DE 102 20282 C1 a method is known, which allows, with suitably chosen technology of hot rolling and the subsequent cold rolling process steels of the type discussed above on a melt metallurgical way without the occurrence of cracks. According to DE 102 20 282 C1 For the manufacture of a cold-rolled steel strip or sheet for electromagnetic applications in thicknesses ≤ 0.70 mm, a steel containing (in% by weight) C: <0.01%, Si: 3.2-7%, Al <2%, Mn: ≤ 1%, remainder containing iron and common impurities, potted after melting into a raw material such as a slab, a thin slab or a thin strip. Then the material at a temperature T R> is heated to 1000 ° C and finished hot rolled at a final hot T F of> 800 ° C into a hot strip. This hot strip is then cooled starting from a temperature of at least 750 ° C, but less than 850 ° C T C of the hot strip with a at least 400 ° C / min cooling rate .DELTA.T / .DELTA.t to a temperature less than 300 ° C, after Cooling one Surface treatment such as a mechanical descaling and / or pickling, cold rolled after this surface treatment at a maximum of 500 ° C temperature T cR and finally final annealed.

Der voranstehend zusammengefasste, in der DE 102 20 282 C1 beschriebene Herstellungsweg ist dadurch gekennzeichnet, dass eine aufwendige technologische Prozedur vor dem Kaltwalzen erforderlich ist. Diese Vorgehensweise stellt extrem hohe Anforderungen an die Realisierung dieser speziellen Art des Warmwalzens zur Sicherung eines hohen Ausbringens mit hoher Qualität.The above summarized, in the DE 102 20 282 C1 described Herstellungsweg is characterized in that a complex technological procedure before cold rolling is required. This approach places extremely high demands on the realization of this special type of hot rolling to ensure high output with high quality.

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),
beschrieben.As an alternative route to the production of higher-silica FeSi strips or sheets, the process path can be considered by applying a (Si, Al) layer to a substrate made of conventionally produced electrical steel sheet and subsequent diffusion annealing. Corresponding procedures are each 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. 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),
described.

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.
Based on the above explained prior art, the object of the invention to provide a simplified feasible method for producing intended for electromagnetic applications, easy to process, made of FeSi alloys tapes and sheets, the thicknesses of 0.10 mm to 1.00 mm and over their entire cross section or only in the region of their surface have an increased (Si, Al) content, the obtained steel product over the prior art have technological advantages in its production, an improved surface finish, especially a low roughness, have and no or only minor problems with respect to the processing and processing should occur. In order to achieve the above-mentioned objects, the invention proposes a method for the production of magnetic tape or sheets for electromagnetic applications in which the following steps are carried out:
  • 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.-%
verwendet werden.In this case, a steel with contents of Si and Al of the type:
  • i) Si: 1.8-3.5 wt%, Al: <1.5 wt%; or
  • ii) Si: 0-1.8% by weight, Al: <1.7% by weight
be used.

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
handeln.The strip used as the substrate material with the above composition and produced by the conventional molten metallurgical route or in the likewise obtained boards used as the substrate material may be
  • 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
act.

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
erreicht wird.The chosen total decrease during cold rolling can be chosen according to the desired final thickness and with a suitable choice of the thickness of the substrate so that
  • i) an overall decrease ε of <2%,
  • ii) an overall decrease of 2% <ε ≤ 20% or
  • iii) an overall decrease of 30% <ε ≤ 82
is reached.

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 1 schematisch eine Verfahrensvariante, bei dem in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf ein Stahlband A als Ausgangssubstrat von einem Coil C abgewickelt und mit einer Fördergeschwindigkeit v durch ein durch eine Si/Al-Schmelze gebildetes Schmelztauchbad T geleitet wird. Das so beschichtete Band wird nach einer von der Fördergeschwindigkeit v und der im Bad T zurückgelegten Eintauchstrecke abhängigen Zeit aus dem Schmelztauchbad T herausgezogen und einer hier nicht dargestellten Weiterverarbeitung zugeführt.It shows 1 schematically a variant of the method, in which a steel strip A is unwound as a starting substrate of a coil C and passed at a conveying speed v through a formed by a Si / Al melt hot dip T in a continuous process. The strip coated in this way is pulled out of the hot-dip bath T at a time dependent on the conveying speed v and the immersion distance traveled in the bath T and fed to further processing not shown here.

2 zeigt dagegen ebenso schematisch ein diskontinuierlich ablaufendes Verfahren, bei dem durch Querteilen mittels einer Schere Q von dem jeweiligen Stahlband A Tafeln L abgeteilt werden. Die Tafeln L werden dann für eine bestimmte Tauchzeit in das Schmelztauchbad T getaucht, das wiederum durch eine Si/Al-Schmelze gebildet ist. In Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen von Stählen "FeSi1,3", "FeSi2,4" sowie "FeSi3,2" angegeben, aus denen die Stahlbänder A hergestellt gewesen sind, die gemäß einer der in den 1 oder 2 dargestellten Vorgehensweisen behandelt worden sind. 2 on the other hand, also schematically shows a discontinuous process in which sheets are separated by transverse cutting by means of a pair of scissors Q from the respective steel strip A. The panels L are then immersed for a certain immersion time in the hot dip T, which in turn is formed by a Si / Al melt. In Table 1, the compositions of steels "FeSi1,3", "FeSi2,4" and "FeSi3,2" are indicated, from which the steel strips A have been made according to one of the methods described in U.S. Pat 1 or 2 have been treated.

Figure 00120001
Tabelle 1
Figure 00120001
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.

Figure 00140001
Tabelle 2 Homogene Si-Verteilung für unterschiedliche Ausgangssubstrate
Figure 00140001
Table 2 Homogeneous Si distribution for different starting substrates

Figure 00150001
Tabelle 3 Inhomogene Si-Verteilung für unterschiedliche Ausgangssubstrate
Figure 00150001
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)

Verfahren zur Herstellung von Band oder Tafeln mit niedrigen magnetischen Verlusten bei gleichzeitig guter Magnetisierbarkeit mittels Tauchen eines Ausgangssubstrates mit Dicke d in einer hypereutektischen (Si,Al)-Schmelze bei Temperaturen kleiner als 950 °C und bei Vorhandensein einer nichtoxidierenden Atmosphäre zur Beschichtung mit (Si,Al) sowie Anreicherung von (Si,Al) im oberflächennahen Bereich des Bandes bzw. der Tafel, vollständiges oder teilweises Abstreifen der überschüssigen Schmelze nach dem Tauchen des Bandes oder der Tafel durch ein geeignetes Verfahren gefolgt von einem Kaltwalzen bei Temperaturen unterhalb 400 °C auf die Enddicke sowie einer abschließenden Glühbehandlung bei Temperaturen oberhalb 700 °C in einer nichtoxidierenden Atmosphäre.Method of making tape or sheets with low magnetic losses and good magnetizability by dipping a starting substrate of thickness d in a hypereutectic (Si, Al) melt at temperatures lower than 950 ° C and in the presence of a non-oxidizing atmosphere for coating with (Si, Al) and enrichment of (Si, Al) in the near-surface Band or panel area, complete or partial stripping the excess melt after dipping the tape or the board by a suitable Followed by cold rolling at temperatures below 400 ° C on the final thickness and a final annealing treatment at temperatures above 700 ° C in a non-oxidizing atmosphere. Verfahren nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band oder die Tafeln eine Dicke von 0,10 mm bis 1 mm aufweisen.Method according to 1, characterized in that the Tape or panels have a thickness of 0.10 mm to 1 mm. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich aus dem Band oder den Tafeln Formteile durch eine geeignete Formgebung, wie z. B. Stanzen, nach dem Kaltwalzen und vor der abschließenden Glühbehandlung gefertigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that in addition from the strip or the panels molded parts by a suitable shaping, such as As stamping, after the cold rolling and before the final annealing be made. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausbildung einer DO3-Schicht zwischen dem Substrat und der (Si,Al)-reichen FeSiAl-Schicht durch eine kurze Eintauchzeit im Tauchbad von t ≤ 0,25 sec und einer raschen Abkühlung nach Herausnahme aus dem Tauchbad mit ΔT/Δt ≥ 400 °C/min auf eine Temperatur ≤ 400 °C nahezu vermieden wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a formation of a DO 3 layer between the substrate and the (Si, Al) -rich FeSiAl layer by a short immersion time in the dipping bath of t ≤ 0.25 sec and a rapid Cooling after removal from the dipping bath with ΔT / Δt ≥ 400 ° C / min to a temperature ≤ 400 ° C is almost avoided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass sich nach der Glühbehandlung ein Gradientenwerkstoff ergibt, gekennzeichnet dadurch, dass die (Si,Al)-reiche Schicht auf der Oberseite und Unterseite des Bandes bzw. der Tafel eine Dicke < d/2 besitzt.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized that after the annealing treatment gives a gradient material, characterized in that the (Si, Al) -rich layer on the top and bottom of the tape or the panel a thickness <d / 2 has. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die (Si,Al)-reiche Schicht auf der Oberseite und Unterseite des Bandes bzw. der Tafel eine Dicke ≤ d/4 besitzt.Method according to claim 5, characterized in that that the (Si, Al) -rich Layer on the top and bottom of the tape or board a thickness ≤ d / 4 has. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit des geglühten Bleches oder der Tafel ≤ 5 μm beträgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the roughness of the annealed sheet or the board is ≤ 5 μm. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit des geglühten Blechs oder der Tafel unter ≤ 1,5 μm beträgt.Method according to claim 7, characterized in that that the roughness of the annealed Sheet or table below ≤ 1.5 μm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der magnetischen Verluste als Ausgangssubstrat ein Stahl mit Gehalten an (in Gew.-%) Si: > 1,8 – 3,5 Al: < 1,5 eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized, that to improve the magnetic losses as a starting substrate a steel with contents (in% by weight) Si:> 1.8 - 3.5 Al: <1.5 used becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gute Kombination von magnetischen Verlustwerten und Magnetisierbarkeit als Ausgangssubstrat ein Stahl, mit Gehalten an (in Gew.-%) Si: ≤ 1,8 Al: < 1,7 eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized, that For a good combination of magnetic loss and magnetizability as starting substrate a steel, with contents of (in% by weight) Si: ≤ 1.8 Al: <1.7 used becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchen des Ausgangssubstrates in einer (Si,Al)-Schmelze mit Zusätzen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the dipping of the starting substrate takes place in a (Si, Al) melt with additives. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusätze der Gruppe der Elemente "Sn, Sb" entstammen.Method according to claim 11, characterized in that that the additions the group of elements "Sn, Sb "come from. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein bereits schlussgeglühtes Elektroband (fully finished Elektroband) im Dickenbereich von 0,35 mm bis 1 mm als Substrat eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized that one already finally annealed Electric tape (fully finished electrical steel) in the thickness range of 0.35 mm to 1 mm is used as a substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht schlussgeglühtes Elektroband (semi finished Elektroband) im Dickenbereich von 0,35 mm bis 1 mm als Substrat eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized that a not finally annealed Electrical steel (semi-finished electrical steel) in the thickness range of 0.35 mm to 1 mm is used as a substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Warmband mit Dicken ≤ 1,5 mm eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized that a hot strip with thicknesses ≤ 1.5 mm is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein kaltgewalztes Warmband im Dickenbereich von größer 0,10 mm als Substrat eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 15, characterized that a cold-rolled hot strip in the thickness range of greater than 0.10 mm is used as a substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen nach dem Tauchen des Ausgangssubstrates in einer siliziumreichen (Si,Al)-Schmelze zum Glätten der Oberfläche eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized that the cold rolling after immersing the starting substrate in a silicon-rich (Si, Al) melt used to smooth the surface becomes. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzeneine Gesamtabnahme ε von 2 % nicht überschreitet.Method according to claim 17, characterized in that that the cold rolling does not exceed a total decrease ε of 2%. Verfahren nach einem der Ansprüche bis 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen nach dem Tauchen des Ausgangssubstrates in einer siliziumreichen (Si,Al)-Schmelze mit einer Gesamtabnahme ε von 2 % ≤ ε ≤ 20 % erfolgt.Method according to one of claims 1 to 16, characterized that the cold rolling after immersing the starting substrate in a silicon-rich (Si, Al) melt with an overall decrease ε of 2% ≤ ε ≤ 20%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen nach dem Tauchen des Ausgangssubstrats in einer siliziumreichen (Si/Al)-Schmelze mit einer Gesamtabnahme ε von 30 % < ε ≤ 82 % erfolgt.Method according to one of claims 1 to 16, characterized that the cold rolling after immersing the starting substrate in a silicon-rich (Si / Al) melt with an overall decrease ε of 30% <ε ≤ 82% occurs.
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