DE1181255B

DE1181255B - Verfahren zum Herstellen von Blechen oder Platten aus einer Eisen-Silicium-Legierungmit kristallographisch orientiertem Gefuege

Info

Publication number: DE1181255B
Application number: DEG30439A
Authority: DE
Inventors: Howard Charles Fiedler
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1956-12-31
Filing date: 1960-09-06
Publication date: 1964-11-12
Also published as: FR1197045A; GB845167A; DE1176164B; BE571059A; US3069299A; GB832438A; DE1159978B; BE563542A; GB919206A; FR1213741A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C21d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 18 c-1/78

G 30439 VI a/18 c
6. September 1960
12. November 1964

Das Patent 1159 978 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechen oder Platten aus einer Eisen-Silicium-Legierung, in der die meisten Kristallite die (110) [001]-Orientierung aufweisen, bei dem eine Legierung aus 2,5 bis 4% Silicium, höchstens 0,035% Kohlenstoff, 0,015 bis 0,05% Schwefel, höchstens 0,15% Mangan, weniger als 0,1% Titan, Rest im wesentlichen Eisen zu einem brammenartigen Block mit einer Höchstdicke von 50 mm gegossen wird, der in der Blockform auf Zimmertemperatur abgekühlt und zum Wannwalzen wieder auf etwa 1000° C erhitzt wird. Im warmen Zustand wird der Block dann auf Bleche und Bänder von weniger als 4 mm Dicke ausgewalzt, die anschließend im kalten Zustand um mehr als 40% ihrer Dicke heruntergewalzt und dann rekristallisierend geglüht werden.

Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Gußblöcken, die zur Lagerung abgekühlt und jederzeit wieder erwärmt werden können, ohne daß dadurch das kristallographische Gefüge des ausgewalzten Endproduktes darunter leidet.

In der Zusatzpatentanmeldung G 25589 VI/18 c (deutsche Auslegeschrift 1176164) ist offenbart, daß eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des sich unmittelbar an das Erstarren des Gußblockes anschließenden Abkühlens des Gußblockes von etwa 1400 auf etwa 800° C und dem Grad der kristallographischen Orientierung besteht, die sich in dem gewalzten Band oder Blech ergibt, wenn man den Gußblock gemäß dem Hauptpatent 1159 978 auf Zimmertemperatur abkühlen läßt und ihn dann wieder erwärmt und zu dem Band oder Blech auswalzt.

Wenn man nach der durch diese Zusatzpatentanmeldung gegebenen Anweisung einen erstarrten Gußblock zwischen ungefähr 1400 und ungefähr 800° C mit einer Geschwindigkeit von mindestens 130° C pro Minute abkühlt, läßt sich der Block entsprechend dem Patent 1159 978 auf Zimmertemperatur abkühlen und anschließend zu einer scharfen (110) [001]-Textur verarbeiten, indem man ihn, wie es nach dem Patent 1159 978 erwähntermaßen geschieht, wieder auf etwa 1000° C erwärmt, zu einem Band auswalzt und dieses mit entsprechender Wärmebehandlung zum Endprodukt kaltwalzt.

Es hat sich nun herausgestellt, daß in einem aus der angegebenen Eisen-Silicium-Legierung bestehenden und eine bestimmte Menge von Mangan und Schwefel enthaltenden Gußblock eine feine Verteilung von Mangansulfid erreicht werden kann, wenn man den Gußblock von Temperaturen, bei Verfahren zum Herstellen von Blechen oder
Platten aus einer Eisen-Silicium-Legierung mit
kristallographisch orientiertem Gefüge
nach Patent 1159 978

Zusatz zum Patent: 1159 978

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht,

München 2, Sendlinger Str. 55

und Dr. R. Schmidt, Oppenau (Renchtal),

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Howard Charles Fiedler, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. September 1959

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denen das Mangan und der Schwefel in Lösung sind, beispielsweise von 1300 bis 1400° C oder höher, auf ungefähr 1000° C mit einer Geschwindigkeit zwischen 50 bis 130° C pro Minute abkühlt. Das feinverteilte Mangansulfid hemmt das Kornwachstum während der Schlußglühung und ermöglicht dadurch, daß ein entsprechender Grad von Kristallorientierung erreicht wird. Das Metall kann entweder unmittelbar vom flüssigen Zustand, in dem es sich nach dem Eingießen in die Gußform befindet, aus oder von einer Temperatur abgekühlt werden, die oberhalb der Temperatur liegt, bei der sich Mangan und Schwefel normalerweise in Lösung befinden. Die zuletzt genannte Temperatur liegt normalerweise im Bereich von 1300 bis 1400° C. Wird die Eisen-Silicium-Legierung von diesem oder von Temperaturen oberhalb dieser Spanne mit genügender Geschwindigkeit abgekühlt, so wird das Mangansulfid

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im Gußblock so verteilt, daß keine weitere Wärmebehandlung mehr durchgeführt zu werden braucht. Der Gußblock kann dann anschließend ausgewalzt werden, um die erwünschte Textur zu erzeugen.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung, in welcher die Abhängigkeit der (110) [001]-Orientierung (in °/o) von der Temperatur (in ⁰C) der Schlußglühung an zwei Körpern gezeigt ist, von denen der eine aus einem in einer Graphitform gegossenen Block und der andere aus einem in einer Sandform gegossenen Block hergestellt worden ist,

F i g. 2 eine graphische Darstellung ähnlich wie Fig. 1, wobei der eine Körper mit einer Geschwindigkeit von 50° C pro Minute und der andere mit einer Geschwindigkeit von 130° C pro Minute abgekühlt worden ist.

Zur Erörterung des Einflusses der Temperatur auf den (110) [001]-Orientierungsgrad wurden von derselben Metallschmelze zwei 22,5 kg schwere Blöcke gegossen. Der eine Metallblock wurde in eine Graphitform und der andere in eine Sandform gegossen. Die Zusammensetzung des Metalls war 3,27% Silicium, 0,026% Schwefel, 0,057% Mangan, 0,004% Kohlenstoff, 0,009% Sauerstoff, 0,002% Stickstoff und der Rest im wesentlichen Eisen.

Die Formen hatten einen Querschnitt von 67 · 127 mm. Von den Blöcken wurden Scheiben mit einer Dicke von 25 mm abgeschnitten, auf 1000° C erwärmt und ohne Wiedererwärmen zu einem Band von 2 mm Stärke ausgewalzt. Das Band wurde gebeizt, in einem Sandstrahlgebläse behandelt und 5 Minuten lang bei 900° C wärmebehandelt. Anschließend wurde es auf 0,6 mm Dicke kaltgewalzt, 1 bis 5 Minuten lang bei 860° C wärmebehandelt und auf 0,3 mm kaltgewalzt.

Je höher die Abkühlgeschwindigkeit ist, mit der ein Gußblock von der Lösungstemperatur des Mangansulfids oder von einer Temperatur oberhalb dieser Lösungstemperatur abgekühlt wird, desto kleiner sind die Mangansulfidteilchen und desto wirksamer verhindern sie normales Kornwachstum im Endprodukt. Beispielsweise hat ein Material, das in einer Sandform gegossen, auf die Enddicke verarbeitet und 10 Minuten lang bei 950° C wärmebehandelt worden ist, eine Korngröße von ungefähr 0,038 mm, während ein in einer Graphitform gegossenes Material eine Korngröße von ungefähr 0,030 mm hat. Zur Feststellung der Abkühlgeschwindigkeiten wurden von dem in einer Graphitform gegossenen Block und von dem in einer Sandform gegossenen Block 25 mm dicke Probescheiben hergestellt, die über die Lösungstemperatur von Mangan und Schwefel (1300 bis 1400° C) erwärmt und dann mit Geschwindigkeiten von 50° C pro Minute bis 130° C pro Minute abgekühlt wurden. Das Endprodukt der mit 130° C pro Minute abgekühlten Probe hatte eine durchschnittliche Korngröße von ungefähr 0,020 mm, während das von einer mit 50° C pro Minute abgekühlten Probe eine durchschnittliche Korngröße von ungefähr 0,028 mm hatte. Das Endprodukt aus dem mit 50⁰C pro Minute abgekühlten Material hat also im wesentlichen dieselbe Korngröße wie das aus dem in Graphitformen hergestellte Produkt. Daraus ergibt sich, daß das in einer Graphitform gegossene Material eine Abkühlgeschwindigkeit in der Größenordnung von 50° C pro Minute zeigt, während das in Sand gegossene Material eine beträchtlich niedrigere Kühlgeschwindigkeit hat.

Der Einfluß der Kühlgeschwindigkeiten ist aus den Fig. 1 und 2 klar ersichtlich, in denen der Texturgrad eingetragen ist, der bei der dargestellten Temperatur nach 2 Stunden erhalten wurde. Die Kurve 10 bezieht sich auf das in einer Graphitform gegossene Material. In diesem Falle werden Texturgrade von über 80% erreicht, wenn das Material im Bereich von ungefähr 925 bis 975° C wärmebehandelt wird. Andererseits zeigt das Material, das aus einem in einer Sandform gegossenen Block hergestellt und daher mit einer Geschwindigkeit von weniger als 50° C pro Minute abgekühlt wurde, nach Kurve 11 nur einen Texturgrad von höchstens 40%, wenn es bei 925 bis 975° C wärmebehandelt wird.

In Fig. 2 bezieht sich die Kurve 15 auf ein Blech, das aus einem mit 130° C pro Minute abgekühlten Material hergestellt ist, während sich die Kurve 16 auf ein Blech bezieht, das aus einem mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 50° C pro Minute abgekühlten Material hergestellt ist. Der Texturgrad des mit 50° C pro Minute abgekühlten Materials entspricht im wesentlichen dem in Kurve 10 von F i g. 1 angegebenen Texturgrad. Der Höchstwert des erreichten Texturgrades liegt in der Größenordnung von 80%, und der Texturgrad fällt schnell ab, wenn höhere Temperaturen bei der Schlußglühung angewendet werden. Es ist wichtig, daß der Orientierungsgrad mit ansteigenden Glühtemperaturen absinkt, da es dadurch möglich wird, beim Glühen zum Erzeugen der Textur verhältnismäßig niedrige Heizgeschwindigkeiten anzuwenden. In der Tabelle ist der entwickelte Texturgrad in Abhängigkeit der Heizgeschwindigkeit beim Schlußglühen gezeigt.

Abkühlgeschwindigkeit
des Blockes
(°C/min)

50
130

Texturgrad in Prozent Heizgeschwindigkeit

25° C/Stundell00°C/Stunde 200°C/Stunde

82 88

70 85

71 84

Bei 950⁰C dauert die Entwicklung der Textur wesentlich langer als bei einer etwas höheren Temperatur, beispielsweise bei einer Temperatur im Bereich von 1050 bis 1100° C. Mit einer Geschwindigkeit von 130° C pro Minute abgekühltes Material entwickelt normalerweise einen Texturgrad von annähernd 90% und einen Texturgrad von über 80%, wenn die Glühtemperatur auf 1100° C erhöht wird. Wenn also die Abkühlgeschwindigkeit zur Abscheidung einer feinen, das Kornwachstum anhaltenden zweiten Phase, d. h. zur Abscheidung von Mangansulfid oder eines anderen derartigen Einschlusses, auf einem hohen Wert gehalten wird, kann eine hochgradige Orientierung durch Anwendung von höheren Temperaturen leicht und schnell entwickelt werden. Es hat sich herausgestellt, daß bei Temperaturen um 950° C zur Entwicklung einer angemessenen Textur Glühzeiten in der Größenordnung von einer halben Stunde erforderlich sind, während bei Glühtemperaturen in der Größenordnung von 1050 bis 1100° C oder möglicherweise etwas höher die Texturentwicklung schon ungefähr nach 5 Minuten abgeschlossen ist. Mit einer Abkühl-

geschwindigkeit von 50° C pro Minute kann man also gute (110) [001]-Texturen erreichen, jedoch können mit noch höheren, bis zu 130° C pro Minute gesteigerten Abkühlgeschwindigkeiten noch weitere Vorteile erzielt werden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Blechen oder Platten aus einer Eisen-Silicium-Legierung mit (110) [001 !-Orientierung der Kristallite nach Patent 1159 978, wonach eine Legierung aus 2,5 bis 4% Silicium, höchstens 0,035% Kohlenstoff, 0,015 bis 0,05% Schwefel, bei welcher der Mangangehalt höchstens 0,15% und der Titangehalt weniger als 0,1% beträgt sowie der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht, zu einem brammenartigen Block mit einer Höchstdicke von 50 mm gegossen wird, der auf Zimmertemperatur abgekühlt und zum Warmwalzen wieder auf etwa 1000° C aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock von Temperaturen, bei denen Mangan und Schwefel in Lösung sind, z. B. 1300 bis 1400° C und höher, vornehmlich von etwa 1400° C mit einer Geschwindigkeit zwischen 50 und 13O⁰C pro Minute auf ungefähr 1000° C abgekühlt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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