DE3210075A1 - Verfahren zum erzeugen von kornorientiertem siliciumstahl - Google Patents
Verfahren zum erzeugen von kornorientiertem siliciumstahlInfo
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Description
Verfahren zum Erzeugen von kornorientiertem Siliciumstahl
Kornorientierter Siliciumstahl in Form von Blechen ist bekannt zur vielfältigen Anwendung in elektrotechnischen
Einrichtungen unter Einschluß- der Herstellung von Transformatorkernen.
Dieser Stahl wird hergestellt, indem Blöcke abgegossen und die Blöcke typischerweise in gasbefeuerten
Durchwärmgruben, auf eine Temperatur erwärmt werden, die zum Auswalzen entweder auf ein Halbzeug, wie
Knüppel oder direkt zu Warmband geeignet ist. Das Warmband wird nach dem Glühen und Beizen in einem oder mehreren
Stichen mit Zwischenglühung kaltgewalzt. Der Stahl wird sodann normalisiert, wobei die Entkohlung herbeigeführt
wird. Anschließend wird der Stahl einer Schlußtexturglühung unterworfen, während welcher die angestrebte Kristallorientierung
erreicht wird. Herkömmlicherweise beträgt die Blocktemperatur beim direkten Auswalzen von Blöcken zu
Warmband in etwa 13450C
Während des Schlußtexturglühens durchläuft der Silciumstahl
eine Sekundärrekristallisation, während welcher die Korn-Aggregate wachsen und eine Würfel-Kanten-Textur bzw.
(110) 1J3O1.J-Orientierung aufweist. Diese großen Körner sind
mit ihren fooi]-Achsen parallel zur Walzrichtung angeordnet
und erstrecken sich mit ihren (1-10)-Flächer, parallel zur
5
Walzebene. Folglich verfügt das zu Blecher, ausgewalzte
Material über eine bevorzugte Richtung leichter Magnetisierbarkeit, nämlich die Walzrichtung. Bei der Verwendung
dieses Materials und insbesondere bei Verwendung zur Herstellung von Transformatorkernen, wird vor. dem Material
ein niedriger Kernverlust gefordert, weil r.it sinkenden Kernverlüsten sinkende Konsumptionen von Wärmeenergie einhergehen·.
Außerdem soll der Werkstoff im Interesse einer leichten Magnetisierbarkeit über eine gute magnetische
,g Permeabilität verfügen.
Um diese angestrebten magnetischen Eigenschaften zu erreichen,
d.h. um günstige Werte für den Kernverlust, und die magnetische Permeabilität zu erzielen., ist es erforderlieh
gewesen, bei einer Blocktemperatur in· Bereich von 13^5°C warmzuwalzen. Folglich besteht die herkömmliche
Arbeitsweise darin,, ausgehend vom Block bzvr. vom Halbzeug
auf Warmband bei Temperaturen von mehr als 126O0C bis hin zu etwa TlOO0C warmzuwalzen. Diese extrem hohen
Temperaturen sind jedoch schwierig zu erreichen und schaffen insbesondere Probleme wegen der Verschlackung (Verzunderüng),
die während des Erwärmens der Blöcke auf diesen hohen Temperaturen in den Durchwärmöfen auftritt. Ferner schlagen auch
die erforderlichen hohen Wärmemengen auf die Erzeugungskosten durch, zusätzlich zu den gesteigerten Kosten für
die feuerfeste Auskleidung der Erwärmungseinrichtungen.
Die Erfindung verfolgt somit in erster Linie das Ziel, ein
Verfahren zum Herstellen von kornorientierten Siliciumstählen anzugeben, welches sich durch Warmwalztemperaturen
auszeichnet, die niedriger sind als die herkömmlicherweise verwendeten Warmwalztemperaturen, ohne daß dadurch ungünstige
Beeinflussungen der magnetischen Eigenschaften
des Stahls, insbesondere der Kernverluste sowie der magnetischen Permeabilität in Kauf genommen werden müßten.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Im weitesten Sinne kann erfindungsgemäß ein kornorientierter Siliciumstahl mit im übrigen herkömmlicher Zusammensetzung
direkt vom Block zu Warmband warmgewalzt werden, wobei dieses Warmband ty.pischerweise eine Dicke von etwa. 2,54 mm ·
oder weniger aufweist, sofern der Stahl ein Mangan/Schwefel-Verhältnis-von
weniger als etwa'2,5 und vorzugsweise ein Mangan/Schwefel-Verhältnis innerhalb des Bereiches von etwa
1 bis weniger als etwa 2,5 aufweist. Vorzugsweise wird das
Warmwalzen an einem Stahl ausgeführt, dessen Mangan/Schwefel-Verhältnis
dem Vorstehenden entspricht und dessen Blocktemperatur zwischen 12040C und weniger als 126O0C liegt.
Es ist gefunden worden, wie später anhand von Beispielen noch belegt wird, daß diese unterhalb der üblichen Warm-·
walztemperaturen liegenden Temperaturen keine nachträgliche Beeinflussung der Kernverluste und der magnetischen
25 Permeabilität des Stahls zur Folge haben, sofern die
niedrigen Mangan/Schwefel-Verhältnisse gewährleistet sind. Ferner können erfindungsgemäß die Kernverluste noch weiter
dadurch vermindert werden, daß Stähle verarbeitet werden, deren Kupfergehalt wirksame Mengen von bis zu etwa 0,4
30 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,2 bis weniger als etwa
0,58 Gew.-% beträgt. Folglich werden beim direkten Warmwalzen
vom Block zum Warmband optimale Kernverluste und magnetische. Permeabilitäten erreicht, wenn der verarbeitete
Stahl sowohl die oben erwähnten niedrigen Mangan/Schwefel-Verhältnisse
aufweist als auch Kupfer innerhalb der angegebenen Gehaltsmengen enthält. .Werden diese erfindungsge- . ■
mäßen Bedingungen eingehalten, so erübrigen sich die ver-
ir 6-
gleichsweise hohen Warmwalztemperaturen, die im Stand der
Technik benötigt werden, um gute magnetische Eigenschaften
zu gewährleisten. 5
Folglich werden durch Anwendung niedrigerer Walztemperaturen als im Stand der Technik üblich, die bereits erwähnten
Nachteile im Hinblick auf die Verfahrensdurchführung sowie im Hinblick auf die Kosten vermieden. Folglich schafft die
Erfindung eine Arbeitsweise, mit deren Hilfe ein kornorientierter Siliciumstahl mit guten magnetischen Eigenschaften
bei beträchtlichen Kostenvorteilen gegenüber her-•kömmlichen Arbeitsweisen hergestellt werden können.
Als bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie zur Erläuterung der Signifikanz der Mangan/Schwefel-Verhältnisse im Rahmen
der Erfindung sowie deren Einfluß auf die magnetischen
Eigenschaften des Stahls wurden die'in der nachfolgenden
Tafel 1 zusammengestellten Si-Stahlzusamraensetzungen erschmolzen
und die daraus hergestellten Stahlwerkstoffe im Bereich von 1204 bis 126O0C warmgewalzt.
ω ω
on ο
Charge C Mh- S Si Al
0,038 0,035 3,04 0,005
0,040 0,036 3,05 0,005
0,043 0,035 3,00 0,005
.0,042 0,035 3,00, 0,005
0,042 0,034 2,95 0,005
| to |
bO
O |
Mn:S | cn |
I-·
O |
cn |
| T AF | EL I | 1,10 | 0,27 mm | Magnetstahl | |
| Cu | B | 1,10 | Walz tempera tur (0C). : |
w/kg bei 1,7 T |
Permeabilität(T .m) __ bei 796 A/m |
| 0,20 | 0,0004 | 1,20 | 1204 | •1,67 | 0,00233 |
| 0,19 | 0,0004 | 1,20 | 1204 | 1,66 | 0,00232 |
| 0,20 | 0,0004 | 1,23 | 1204 | 1,70 | 0,00234 |
| 0,20 | 0,0004 | 1,60 | . 1204 | 1,66 | 0,00233 |
| 0,20 | 0,0005 | 2,40 | : 1232 . | 1,68 | 0,00232' |
| 0,1,8 | 0,0007 | 3,25 | 1260 | 1,55 | 0,00232 |
| 0,18 | 0,0004 | 1260 | 1,55 ■ | • 0,00227 ' | |
| 0,20 | 0,0010 | 1260 | 1,94- | 0,00213 | |
0,049 0,030 3,12 0,004
0,055 0,023 3,10 0,004 0,18 0,0004 2,40 1260 1,55 ' 0,00227 '
0,065 0,020 3,00 0,005
Die in Tafel I angegebenen Stähle wurden direkt vom Block
zu Warmband ausgewalzt, wobei die Warmbandstärke im Bereich
von 2,032 bis 2,286 mm lag. Das Warmband wurde bei 8990C
5
geglüht und. auf eine Zwischenstärke von 0,7112 bis 0,7620 mm
kaltgewalzt. Dieses Bandmaterial auf Zwischenstärke wurde bei 9490C geglüht bevor es auf die Fertigabmessung von
0,274 mm ausgewalzt wurde.
0,274 mm ausgewalzt wurde.
10
Wie aus Tafel Γ zu ersehen, zeigen die Stähle mit Mangan/ Schwefel-Verhältnissen von weniger als 2,5 günstigere Kernverluste
(Watt je Kilogramm bei 1,7 Tesla) im Vergleich
mit der Chargennummer 616.2, die ein vergleichsweise hohes Mangan/Schwefelverhältnis von 3,25 aufweist, wie im Stand der Technik üblich.
mit der Chargennummer 616.2, die ein vergleichsweise hohes Mangan/Schwefelverhältnis von 3,25 aufweist, wie im Stand der Technik üblich.
Der Einfluß des Kupfers im Hinblick auf eine weitere Verbesserung
der Kernverluste ist anhand der in Tafel II zusammengestellten Chargen ersichtlich.
25 30 35
ω co to to >-* μ
cn ο cn O cn O cn
T A F .E L II
Charge C Mn S Si Al Cu B Mn:S
0,27 mm MgO-beschichteter
Magnetstahl
6369 0,034 0,039 0,022 3,0 0,005 0,19 0,0006 1,80
637Ο 0,031 0,042 0,022 3,0 0,005 0,42 0,0005 1,90
6364 0,030 0,048 0,026 3,0 0,005 0,58 0,0007 1,85
6433 0,030 0,042 0,022. 3,0 0,005 0,20 0,0014 1,91
6377 0,028 0,042 0,021 3,0 0,005 0,42 0,0009 2,00 1232 1,59 0,00235
6376 0,029 0,047 0,024 3,0 0,005 0,58. 0,0009 1,96 1232' 1,68 0,00231 Q^ '·,,·,·
| WaIz- tempera-r tür (0C) |
W/kg bei 1,7 T |
Permeabilität bei 796 A/m |
(T-m) A |
| .1232 | 1,62 | 0,00234 | |
| 1232 | 1,59 | ■0,00235 | |
| 1232 | 1,69 | .0,00232 | |
| 1232 | 1,57 | 0,00235 |
32IuUVb
K.4Q.
Die in Tafel II angegebenen Stähle wurden direkt vom
Block zu Warmband mit Dicken von 2,286 mm v:armgewalzt. Das
Warmband wurde in zwei Stichen mit Zwischenglühung kalt 5
auf Fertigmaß ausgewalzt. Die erste Wärmebehandlung vor der Kaltwalzung erfolgte bei einer Temperatur von 8990C,
worauf das Material auf eine Dicke von 0,7112 mm ausgewalzt
wurde. Sodann erfolgte eine Wärmebehandlung bei 9'190C und ein Auswalzen auf eine Dicke vor. 0,274 mm. Das
Material wurde sodann bei.einer Temperatur von 800°C einer Schlußnormalisierung unterworfen, während welcher die Entkohlung
herbeigeführt wurde. Abschließend wurde das entkohl.te Bandmaterial auf herkömmliche Weise mit MgO beschichtet
und in einer Wasserstoffatmosphäre bei 11770C geglüht.
Wie sich aus den in Tafel II angegebenen Kernverlustwerten (Watt je Kilogramm bei 1,7 Tesla) ergibt, führt das
Vorliegen von Kupfer in Mengen von mehr als 0,2 %, wie anhand
der Chargennummer 6370 erkennbar, zu verbesserten Kernverlusten im Vergleich mit der Chargennummer 6369, die einen
Stahl mit 0,19 % Kupfer bezeichnet. Die Kernverlustwerte werden jedoch ungünstiger, wenn der Kupfergehalt nicht auf
einen Gehalt von weniger als etwa 0,58 % begrenzt wird, wie anhand .der Chargennummer 6364 erkennbar, die einen Stahl
bezeichnet, der einen Kupfergehalt von 0,53 % aufweist und eine signifikante Verschlechterung der Kernverluste zeigt.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen von kornorientiertem
Si-Stahl, bei welchem ein Block abgegossen und zum Warmwalzen
erwärmt wird, worauf der Block zu Warmband ausgewalzt und dieses Bandmaterial in einem oder mehreren Stichen
mit Zwischenglühung kaltgewalzt, auf Fertigmaß entkohlt, beschichtet und einer abschließenden Hochtemperatur-Texturglühung
unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Warmwalzen des Blockes bei einer Temperatur
von weniger als 126O0C mit einem Stahl durchgeführt
wird, dessen Mangan/Schwefel-Verhältnis weniger als etwa 2,5 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß ein Stahl mit einem Mangan/Schwefel-Verhältriis
im Bereich von etwa 1 bis weniger als etwa 2,5 verwendet wird.
3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Warmwalzen des Blockes
20
25
30
bei einer Temperatur von 12OiI0C bis weniger als 126O0C
erfolgt.
4. · Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet , da3 ein Stahl mit einem wirksamen Kupfergehalt von bis zu etwa 0,4 Gew.-% verwendet
wird.
10
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1,
2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß
ein Stahl mit einem Kupfergehalt von etv/a C, 2 bis weniger als etwa 0,58 Gew.-% verwendet wird.
15
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