DE69703246T2 - Herstellungsverfahren von kornorientierter elektrostahlband mit hohe magnetische eigenschaften, ausgehend von dünnbrammen - Google Patents
Herstellungsverfahren von kornorientierter elektrostahlband mit hohe magnetische eigenschaften, ausgehend von dünnbrammenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlbandes mit guten magnetischen Eigenschaften, bei dem man von dünnen Brammen ausgeht, und sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren, bei dem die Gießbedingungen so eingestellt (kontrolliert) werden, dass man solche Mikrostruktureigenschaften in der dünnen Bramme erhält (hohes Verhältnis von globulitischen (äquiaxialen) zu stengelförmigen (säulenförmigen) Körnern, globulitische Korndimensionen, reduzierte Präzipitat-Dimensionen und spezifische Verteilung derselben), dass das Herstellungsverfahren vereinfacht wird, und das dennoch die Erzielung ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften erlaubt.
- Kornorientierter Silicium-Elektrostahl wird im allgemeinen in zwei Hauptkategorien eingeteilt, die sich im wesentlichen voneinander unterscheiden in Bezug auf den relevanten Induktionswert, der unter dem Einfluss eines Magnetfeldes von 800 As/m bestimmt wird, als B800-Wert bezeichnet; wobei das konventio nelle kornorientierte Produkt einen B800-Wert aufweist, der weniger als etwa 1890 mT beträgt, während ein Produkt mit einer hohen Permeabilität einen B800-Wert von höher als 1900 ml aufweist. Weitere Unterteilungen werden vorgenommen unter Berücksichtigung des Kernverlustwertes, ausgedrückt in W/kg, bei einer gegebenen Induktion und Frequenz. Ein konventionelles kornorientiertes Stahlblech wurde zum ersten Mal in den Dreißiger Jahren hergestellt und weist noch einen wichtigen Anwendungsbereich auf; ein kornorientierter Stahl mit einer hohen Permeabilität wurde in der zweiten Hälfte der Sechziger Jahre entwickelt und er weist ebenfalls viele Anwendungen auf, hauptsächlich auf solchen Gebieten, auf denen seine Vorteile einer hohen Permeabilität und niedriger Kernverluste die höheren Kosten aufwiegen gegenüber dem konventionellen Produkt.
- Bei den Elektroblechen mit hoher Permeabilität werden die verbesserten Eigenschaften erhalten durch Ausnutzung von zweiten Phasen (insbesondere AIN), die, wenn sie in geeigneter Weise präzipitiert werden, die Korngrenzenmobilität reduzieren und das selektive Wachstum solcher (kubisch innenzentrierter) Körner erlauben, die eine Kante parallel zur Walzrichtung und eine Diagonalebene parallel zur Blech-Oberfläche (Goss-Struktur) mit einer reduzierten Desorientierung im Hinblick auf die genannten Richtungen aufweisen.
- Während des Erstarrens des flüssigen Stahls wird das AIN, das die Erzielung dieser besseren Ergebnisse ermöglicht, in grober Form präzipitiert, die für die gewünschten Effekte verantwortlich ist, und es muss aufgelöst und in der richtigen Form erneut präzipitiert werden, die aufrechterhalten werden muss bis zu dem Augenblick, in dem die Kornstruktur erhalten wird mit den gewünschten Dimensionen und der gewünschten Orientierung während der Schlussglühungsstufe nach dem Kaltwalzen bis auf die Enddicke am Ende eines komplexen und kostspieligen Umwandlungs-Verfahrens. Es wurde sofort erkannt, dass die Herstellungsprobleme, die sich hauptsächlich auf die Schwierigkeiten bei der Erzielung guter Ausbeuten und einer gleichförmigen Qualität beziehen, hauptsächlich zurückzuführen waren auf alle Vorsichtsmaßnahmen, die erfor derlich waren, um AIN in der erforderlichen Form aufrechtzuerhalten, und auf die Verteilung während des gesamten Stahl-Umwandlungsverfahrens.
- Diesbezüglich wurde eine Technik entwickelt, wie sie beispielsweise in dem US-Patent 4 225 366 und in EP 339 474 beschrieben ist, bei der das Aluminiumnitrid, das zur Steuerung des Kornwachstumsverfahrens geeignet ist, durch Bandnitrierung, vorzugsweise nach dem kalten Auswalzen, gebildet wird.
- Bei dieser Technik wird das während des langsamen Erstarrens des Stahls grob präzipitierte Aluminiumnitrid in diesem Zustand gehalten unter Anwendung niedriger Brammen-Erhitzungstemperaturen (von weniger als 1280ºC, vorzugsweise weniger als 1250ºC) vor dem Warmwalzen; der in das Band nach seiner Decarburierung eingeführte Stickstoff reagiert sofort unter Bildung von Silicium und Mangan/Silicium-Nitriden, die eine verhältnismäßig niedrige Lösungstemperatur aufweisen und während des finalen Kastenglühens aufgelöst werden; der so erhaltene freie Stickstoff diffundiert durch das Band und reagiert mit Aluminium, das erneut präzipitiert wird in einer feinen und homogenen Form entlang der Banddicke in Form eines gemischten Aluminium/Silicium-Nitrids; dieses Verfahren macht es erforderlich, den Stahl mindestens 4 h lang bei 700 bis 850ºC zu halten.
- In den oben genannten Patenten ist angegeben, dass die Nitrier-Temperatur in der Nähe der Decarburierungs-Temperatur (etwa 850ºC) liegen muss und jedenfalls 900ºC nicht übersteigen darf, um ein unkontrolliertes Kornwachstum zu vermeiden als Folge des Mangels an geeigneten Inhibitoren. Die beste Nitrier-Temperatur scheint nämlich 750ºC zu sein, wobei die Temperatur von 850ºC eine Obergrenze ist, um ein unkontrolliertes Kornwachstum zu vermeiden.
- Dieses Verfahren scheint einige Vorteile zu ergeben, beispielsweise verhältnismäßig niedrige Temperaturen beim Brammen-Erhitzen vor dem Warmwalzen, bei der Decarburierung und Nitrierung und die Tatsache, dass das Erfor dernis, das Band mindestens 4 h lang bei 700 bis 850ºC in dem Kastenglühofen zu haften (um gemischte Aluminium/Silicium-Nitride zu erhalten, die für die Kornwachstums-Kontrolle erforderlich sind), die Gesamtherstellungskosten insofern nicht erhöht, als das Erhitzen im Kastenglühofen in jedem Fall eine ähnliche Zeitdauer erfordert.
- Das oben genannte scheint jedoch nur insofern vorteilhaft zu sein, als (i) die niedrige Brammen-Erhitzungstemperatur die grobe Form der Aluminiumnitrid- Präzipitate beibehält, die nicht in der Lage sind, den Kornwachstumsprozess zu kontrollieren, sodass alle nachfolgenden Erhitzungs-Arbeitsgänge, insbesondere in den Decarburierungs- und Nitrierprozessen, bei verhältnismäßig niedrigen, sorgfältig kontrollierten Temperaturen stattfinden müssen, um genau ein unkontrolliertes Kornwachstum zu vermeiden; (ii) die Behandlungszeiten bei diesen niedrigen Temperaturen infolgedessen verlängert werden müssen; (iii) es unmöglich ist, bei den Schlussglühungen mögliche Verbesserungen anzuwenden, um die Erhitzungsdauer zu beschleunigen, beispielsweise unter Verwendung von kontinuierlichen Öfen anstelle der diskontinuierlichen Öfen des Kastenglühens.
- Die vorliegende Erfindung ist dazu bestimmt, die Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren zu vermeiden durch vorteilhafte Anwendung des Dünnbrammen-Stranggießverfahrens, um dünne Siliciumstahlbrammen mit spezifischen Verfestigungs- und Mikrostruktur-Eigenschaften zu erhalten, das die Erzielung eines Umwandlungs-Verfahrens erlaubt, das frei von einer Reihe von kritischen Stufen ist. Insbesondere wird das Stranggießverfahren so durchgeführt, dass in den Brammen ein gegebenes Verhältnis von globulitischen Körnern zu stengelförmigen Körnern, spezifische Dimensionen der globulistischen Körner und feine Präzipitate erhalten werden.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Stahlbandes mit guten magnetischen Eigenschaften, bei dem ein Stahl, der 2,5 bis 5 Gew.-% Si, 0,002 bis 0,075 Gew.-% C, 0,05 bis 0,4 Gew.- % Mn, < 0,015 Gew.-% S (oder S + 0,504 Gew.-% Se), 0,010 bis 0,045 Gew.- % Al, 0,003 bis 0,0130 Gew.-% N, bis zu 0,2 Gew.-% Sn, 0,040 bis 0,3 Gew.- % Cu, Rest Eisen und kleinere Verunreinigungen enthält, stranggegossen, Hochtemperaturgeglüht, warmgewalzt, in einer einzigen Stufe oder in einer Vielzahl von Stufen mit Zwischenglühen kaltgewalzt wird, das so erhaltene kaltgewalzte Band geglüht wird, um ein primäres Glühen und Decarburieren durchzuführen, mit einem Glühseparator beschichtet und zur Durchführung der finalen sekundären Rekristallisations-Behandlung kastengeglüht wird, wobei das genannte Verfahren durch die Kombination der folgenden kooperierenden Stufen gekennzeichnet ist:
- (i) Stranggießen einer dünnen Bramme mit einer Dicke zwischen 20 und 80 mm, vorzugsweise zwischen 50 und 60 mm, mit einer Gießgeschwindigkeit von 3 bis 5 m/min, wobei beim Gießen eine Stahlüberhitzung zwischen 20 und 40ºC und eine solche Abkühlungsgeschwindigkeit angewendet werden, daß ein vollständiges Erstarren innerhalb von 30 bis 100 s erhalten wird bei einer Formoszillationsamplitude zwischen 1 und 10 mm und einer Oszillationsfrequenz zwischen 200 und 400 Cyclen pro min.
- (ii) Egalisieren (Ausgleichen) der so erhaltenen Brammen bei einer Temperatur zwischen 1150 und 1300ºC;
- (iii) Warmwalzen der egalisierten Brammen mit einer Anfangswalztemperatur zwischen 1000 und 1200ºC und einer Endwalztemperatur zwischen 850 und 1050ºC;
- (iv) kontinuierliches Glühen der warmgewalzten Bänder für 30 bis 300 s bei einer Temperatur zwischen 900 und 1170ºC, Abkühlen derselben auf eine Temperatur von nicht weniger als 850ºC und Halten der genannten Temperatur für 30 bis 300 s und anschließendes Abkühlen derselben, gegebenenfalls in siedendem Wasser;
- (v) Kaltwalzen des Bandes in einer einzigen Stufe oder in einer Vielzahl von Stufen unter Zwischenglühen, wobei die letzte Stufe mit einem Reduktionsgrad von mindestens 80% durchgeführt wird, wobei eine Walztemperatur von mindestens 200ºC in mindestens zwei Walzdurchgängen während der letzten Stufe aufrechterhalten wird;
- (vi) kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Bandes für eine Gesamtdauer von 100 bis 350 s bei einer Temperatur zwischen 850 und 1050ºC in einer feuchten Stickstoff/Wasserstoff-Atmosphäre bei einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; zwischen 0,3 und 0,7;
- (vii) Beschichten des Bandes mit einem Glühseparator, Aufhaspeln desselben zu einem Bund und Kastenglühen der Bünde in einer Atmosphäre mit der folgenden Zusammensetzung während des Aufheizens: Wasserstoff im Gemisch mit mindestens 30 Vol.-% Stickstoff bis zu 900ºC, Wasserstoff im Gemisch mit mindestens 40 Vol.-% Stickstoff bis zu 1100 bis 1200ºC und anschließendes Halten der Bünde bei dieser Temperatur in reinem Wasserstoff.
- Die Stahl-Zusammensetzung kann von der eines konventionellen Stahls insofern verschieden sein, als sehr niedrige Kohlenstoff-Gehalte zwischen 20 und 100 ppm in Betracht gezogen werden können. Es kann auch ein Kupfergehalt zwischen 400 und 3000 ppm, vorzugsweise zwischen 700 und 2000 ppm, vorliegen. Es ist auch möglich, dass Zinn in einem Gehalt von bis zu 2000 ppm, vorzugsweise zwischen 1000 und 1700 ppm, vorliegt.
- Während des Stranggießens (kontinuierlichen Gießens) werden die Gießparameter so gewählt, daß ein Verhältnis von globulitischen (äquiaxialen) zu stengelförmigen Körnern zwischen 35 und 75%, vorzugsweise von höher als 50% erzielt wird und die Dimensionen des globulitischen Korns vorzugsweise zwischen 0,7 und 2,5 mm liegen; dank der schnellen Abkühlung während dieses kontinuierlichen Dünnbrammen-Gießens weisen die zweiten Phasen (Präzipitate) deutlich geringere Dimensionen auf als diejenigen, die während des traditionellen Stranggießens (kontinuierlichen Gießens) erhalten werden.
- Wenn während des decarburierenden Glühens die Temperatur unter 950ºC gehalten wird, wird der Stickstoffgehalt in der Atmosphäre des darauffolgenden Kastenglühens so eingestellt, daß eine Bandnitrierung erhalten wird, um direkt Aluminium- und Siliciumnitrid in solchen Dimensionen, in einer solchen Menge und mit einer solchen Verteilung zu bilden, dass eine wirksame Kornwachstums-Inhibierung während der nachfolgenden sekundären Rekristallisation möglich ist. Die in diesem Fall einzuführende maximale Stickstoffmenge beträgt weniger als 50 ppm.
- Nach dem decarburierenden Glühen ist es möglich, einen weiteren kontinuierlichen Durchgang anzuwenden, der darin besteht, dass das Band in einer nitrierenden Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 900 und 1050ºC, vorzugsweise bei über 1000ºC, gehalten wird, um eine Stickstoff-Absorption von bis zu 50 ppm zu erlauben, und zur Erzielung der Bildung von feinen Aluminiumnitrid-Präzipitaten, die über die Dicke des Bandes verteilt sind.
- In diesem Fall muss Wasserdampf in einer Menge zwischen 0,5 und 100 g/m³ vorhanden sein.
- Wenn in dem Stahl Zinn enthalten ist, sollten Atmosphären mit einem höheren Nitrierungspotential angewendet werden (die beispielsweise NH&sub3; enthalten), da Zinn die Stickstoff-Absorption inhibiert.
- Die oben genannten Verfahrensstufen können wie folgt interpretiert werden: die Dünnbrammen-Stranggießbedingungen werden so ausgewählt, dass eine Anzahl von globulitischen Körnern erhalten wird, die höher (in der Regel etwa 25% höher) ist als diejenige, die beim traditionellen Stranggießen erhalten wird (Brammendicke von etwa 200-250 mm), sowie Kristall-Dimensionen und eine Verteilung der feinen Präzipitate erhalten werden, die insbesondere geeignet sind zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Endprodukts. Insbesondere erlauben die Dimensionen der feinen Präzipitate und das nachfolgende Dünnbrammen-Glühen bei einer Temperatur von bis zu 1300ºC die Erzielung von Aluminiumnitrid-Präzipitaten bereits in dem warmgewalzten Band, um so bis zu einem gewissen Grade die Korn-Dimensionen zu steuern, wodurch es möglich ist, eine strenge Kontrolle der maximalen Behandlungs-Temperaturen zu vermeiden und kürzere Behandlungszeiten im Hinblick auf die genannten höheren Temperaturen anzuwenden.
- In diesem Sinne muss die Möglichkeit der Verwendung von sehr niedrigen Kohlenstoff-Gehalten, die vorzugsweise niedriger sind als diejenigen, die für die Bildung einer γ-Phase erforderlich sind, berücksichtigt werden, um die Auflösung des Aluminiumnitrids zu begrenzen, das viel weniger in der α-Phase löslich ist als in der γ-Phase.
- Aufgrund der Brammenbildung erlaubt die genannte Anwesenheit selbst einer nur geringen Menge von feinen Aluminiumnitrid-Präzipitaten, die thermischen Behandlungen unkritisch zu machen, und sie erlaubt auch die Erhöhung der Decarburierungs-Temperatur, ohne dass die Gefahr eines unkontrollierten Kornwachstums besteht; diese erhöhte Temperatur ist wesentlich dafür, dass eine bessere Stickstoff-Diffusion innerhalb des Bandes und die direkte Bildung von weiterem Aluminiumnitrid in dieser Stufe möglich sind. Unter diesen Bedingungen ist es darüber hinaus erforderlich, dass nur eine begrenzte Stickstoffmenge in das Band hineindiffundiert.
- Bezüglich der Nitrierungsstufe scheint die Auswahl ihrer Bedingungen nicht besonders wichtig zu sein; die Nitrierung kann während des decarburierenden Glühens durchgeführt werden, wobei in es diesem Fall vorteilhaft ist, die Behandlungs-Temperatur bei etwa 1000ºC zu halten, um direkt Aluminiumnitrid zu erhalten. Wenn dagegen die Decarburierungs-Temperatur bei einem niedrigen Wert gehalten wird, tritt der größte Teil der Stickstoff-Absorption während des Kastenglühens auf.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der folgenden Beispiele in einer nicht beschränkenden beispielhaften Weise erläutert.
- Es wurden die folgenden Stähle hergestellt, deren Zusammensetzung in der Tabelle 1 angegeben ist. Tabelle 1
- Die obigen Stähle wurden mit einer Gießgeschwindigkeit von 4,3 m/min. einer Erstarrungszeit von 65 s, einer Überhitzungs-Temperatur von 28ºC und unter Anwendung einer Formoszillation von 260 Cyclen/min bei einer Oszillationsamplitude von 3 mm zu Brammen mit einer Dicke von 60 mm stranggegossen.
- Die Brammen wurden 10 min lang bei 1180ºC äquilibriert und dann zu unterschiedlichen Dicken zwischen 2,05 und 2,15 mm warm ausgewalzt; die Bänder wurden dann 30 s lang bei 1100ºC kontinuierlich geglüht, auf 930ºC abgekühlt, 90 s bei dieser Temperatur gehalten und dann in siedendem Wasser abgekühlt.
- Die Bänder wurden in einem einzigen Durchgang auf 0,29 mm kalt ausgewalzt unter Anwendung einer Walztemperatur von 230ºC beim dritten und vierten Walzdurchgang. Ein Teil der kaltgewalzten Bänder, als NS bezeichnet, jeder Zusammensetzung wurde einer primären Rekristallisation und einer Decarburierung unter Anwendung des folgenden Cyclus unterworfen: 180 s lang bei 860ºC in einer H&sub2;:N&sub2; (75 : 25)-Atmosphäre bei einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; von 0,65, dann 30 s lang bei 890ºC in einer H&sub2; : N&sub2; (75 : 25)-Atmosphäre bei einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; von 0,02.
- Bei den übrigen Bändern, als ND bezeichnet, betrug die höhere Behandlungs- Temperatur 980ºC, wobei in den Ofen auch NH&sub3; eingeleitet wurde, um die sofortige Bildung von Aluminiumnitrid zu erzielen. In der folgenden Tabelle 2 sind die in die Bänder eingeführten Stickstoffmengen in Abhängigkeit von der in den Ofen eingeführten NH&sub3;-Menge angegeben. Tabelle 2
- Die behandelten Bänder wurden mit konventionellen Glühseparatoren auf MgO-Basis beschichtet und unter Anwendung des folgenden Cyclus kastengeglüht: schnelles Erhitzen auf bis zu 700ºC, 5-stündiges Halten bei dieser Temperatur, Erhitzen auf bis zu 1200ºC in einer H&sub2; : N&sub2; (60 : 40)-Atmosphäre, Halten bei dieser Temperatur für 20 h in H&sub2;.
- Nach den üblichen Schluss-Behandlungen wurden die folgenden magnetischen Eigenschaften bestimmt Tabelle 3
- Stähle mit ähnlichen Zusammensetzungen, wie sie in der Tabelle 4 angegeben sind, wurden unter Anwendung verschiedener Gießverfahren vergossen. Tabelle 4
- Der Stahl A1 wurde stranggegossen zu einer Brammendicke von 240 mm, wobei man ein Verhältnis von globulitischen zu stengelförmigen Körnchen (REX) von 25% erhielt.
- Der Stahl B1 wurde stranggegossen zu einer Brammendicke von 50 mm mit einem REX-Wert von 50%.
- Der Stahl C1 wurde stranggegossen zu dünnen Brammen mit einer Dicke von 60 mm mit einem REX-Wert von 30%.
- Die Brammen wurden auf 1250ºC erhitzt, bis auf eine Dicke von 2,1 mm warm ausgewalzt und die Bänder wurden wie in Beispiel 1 geglüht, dann bis auf eine Dicke Von 0,29 mm kalt ausgewalzt. Die kalt ausgewalzten Bänder wurden in drei Gruppen unterteilt, von denen jede unter Anwendung der folgenden Cyclen behandelt wurde:
- Cyclus 1: 120 s langes Erhitzen auf 850ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) mit einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; von 0,55, Steigern der Temperatur innerhalb von 20 s auf 880ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) bei pH&sub2;Q/pH&sub2; = 0,02;
- Cyclus 2: 120 s langes Erhitzen auf 860ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) bei pH&sub2;O/pH&sub2; = 0,55, Steigerung der Temperatur innerhalb von 20 s auf 890ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) mit 3% NH&sub3; bei pH&sub2;O/pH&sub2; = 0,02;
- Cyclus 3: 120 s langes Erhitzen auf 860ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) bei pH&sub2;O/pH&sub2; = 0,55, Steigerung der Temperatur innerhalb von 20 s auf 1000ºC in H&sub2; : N&sub2; (75 : 25) mit 3% NH&sub3; bei pH&sub2;O/pH&sub2; = 0,02.
- Alle Bänder wurden wie in Beispiel 1 kastengeglüht. Die erhaltenen magnetischen Eigenschaften sind in der Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5
- * Diese Materialien ergaben keine zufriedenstellende sekundäre Rekristallisation.
- Ein Stahl mit der folgenden Zusammensetzung: 3,01% Si, 450 ppm C, 0,09% Mn, 0,10% Cu, 100 pp S,. 310 ppm Als, 70 ppm N, 1200 ppm Sn, Rest Eisen und kleinere Verunreinigungen, wurde wie in Beispiel 1 zu dünnen Brammen vergossen und wie in Beispiel 2 zu einem kaltgewalzten Band verformt. Die kaltgewalzten Bänder wurden dann den folgenden unterschiedlichen kontinuierlichen Glühcyclen unterworfen: Temperatur T&sub1; für 180 s in H&sub2; : N&sub2; (74 : 25) bei einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; von 0,58; Temperatur T&sub2; für 30 s in H&sub2; : N&sub2; (74 : 25) mit unterschiedlichem NH&sub3;-Gehalt und einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2; von 0,03.
- Es wurden unterschiedliche T&sub1; und T&sub2;-Werte sowie unterschiedliche NH&sub3;- Konzentrationen angewendet und die absorbierten Stickstoffmengen wurden in jedem Test bestimmt, die Bänder wurden nach Beispiel 1 einer Schluss- Behandlung unterzogen und es wurden die magnetischen Eigenschaften bestimmt.
- In der Tabelle 6 sind die erhaltenen B800-Werte (mT) als Funktion des absorbierten Stickstoffs in ppm bei Ti = 850ºC und T&sub2; = 900ºC angegeben. Tabelle 6
- Die Tabelle 7 enthält die erhaltenen B800-Werte als Funktion der Temperatur T&sub1;, wobei die Temperatur T&sub2; 950ºC betrug. Tabelle 7
- In der Tabelle 8 sind die erhaltenen R800-Werte als Funktion der Nitrierungs- Temperatur T&sub2; angegeben, wobei T&sub1; 850ºC betrug. Tabelle 8
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines hochwertigen Silicium-Stahlbandes, bei
dem ein Stahl, enthaltend 2, 5 bis 5 Gew.-% Si, 0,002 bis 0,075 Gew.-% C,
0,05 bis 0,4 Gew.-% Mn, < 0,015 Gew.-% S (oder S + 0,503 Gew.-% Se),
0,010 bis 0,045 Gew.-% Al, 0,003 bis 0,0130 Gew.-% N, bis zu 0,2 Gew.-% Sn,
0,040 bis 0,3 Gew.-% Cu und als Rest Eisen und geringe Mengen an
Verunreinigungen, stranggegossen (kontinuierlich gegossen),
Hochtemperaturgeglüht, warmgewalzt und kaltgewalzt wird in einer einzigen Stufe oder in einer
Vielzahl von Stufen unter Zwischenglühen, das dabei erhaltene kaltgewalzte
Band geglüht wird zur Durchführung eines primären Glühens und
Decarburierens, mit einem Glühseparator beschichtet und kastengeglüht wird zur
Durchführung einer finalen sekundären Rekristallisations-Behandlung, wobei das
Verfahren durch die Kombination der folgenden kooperierenden Stufen
gekennzeichnet ist:
(i) kontinuierliches Gießen einer dünnen Bramme mit einer Dicke zwischen
20 und 80 mm mit einer Gießgeschwindigkeit von 3 bis 5 m/min unter
Anwendung einer Stahlüberhitzung beim Gießen zwischen 20 und 40ºC und einer
solchen Abkühlungsgeschwindigkeit, daß ein vollständiges Erstarren innerhalb
von 30 bis 100 s erhalten wird bei einer Formoszillationsamplitude zwischen 1
und 10 mm und einer Oszillationsfrequenz zwischen 200 und 400 Cyclen pro
min.
(ii) Egalisieren (Ausgleichen) der so erhaltenen Brammen bei einer
Temperatur zwischen 1150 und 1300ºC;
(iii) Warmwalzen der egalisierten Brammen mit einer
Anfangswalztemperatur zwischen 1000 und 1200ºC und einer Endwalztemperatur zwischen 850
und 1050ºC;
(iv) kontinuierliches Glühen des warmgewalzten Bandes für 30 bis 300 s bei
einer Temperatur zwischen 900 und 1170ºC, Abkühlen desselben auf eine
Temperatur von nicht weniger als 850ºC und Halten der genannten
Temperatur für 30 bis 300 s und anschließendes Abkühlen desselben, gegebenenfalls
in siedendem Wasser;
(v) Kaltwalzen des Bandes in einer einzigen Stufe oder in einer Vielzahl von
Stufen unter Zwischenglühen, wobei die letzte Stufe mit einem Reduktionsgrad
von mindestens 80% durchgeführt wird;
(vi) kontinuierliches Glühen des kaltgewalzten Bandes für eine
Gesamtdauer von 100 bis 350 s bei einer Temperatur zwischen 850 und 1050ºC in einer
feuchten Stickstoff/Wasserstoff-Atmosphäre bei einem Verhältnis pH&sub2;O/pH&sub2;
zwischen 0,3 und 0,7;
(vii) Beschichten des Bandes mit einem Glühseparator, Aufhaspeln
desselben zu einem Bund und Kastenglühen des Bundes in einer Atmosphäre mit
der folgenden Zusammensetzung während des Aufheizens: Wasserstoff im
Gemisch mit mindestens 30 Vol.-% Stickstoff bis zu 900ºC, Wasserstoff im
Gemisch mit mindestens 40 Vol.-% Stickstoff bis zu 1100 bis 1200ºC und
anschließendes Halten des Bundes bei dieser Temperatur in reinem Wasserstoff.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Brammendicke zwischen 50
und 60 mm liegt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Kohlenstoffgehalt des Stahls zwischen 20 und 100 ppm liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Stahl einen Kupfergehalt zwischen 400 und 3000 ppm aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Kupfergehalt zwischen 700
und 2000 ppm liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Stahl einen Zinngehalt von bis zu 2000 ppm aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Zinngehalt zwischen 1000 und
1700 ppm liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
während des kontinuierlichen Gießens die Gießparameter so gewählt werden, daß
ein Verhältnis von globulitischen (äquiaxialen) zu stengelförmigen Körnern
zwischen 35 und 75% erhalten wird mit äquiaxialen Korndimensionen zwischen
0,7 und 2,5 mm.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Verhältnis zwischen
globulitischen (äquiaxialen) und stengelförmigen Körnern mehr als 50% beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach
dem kontinuierlichen Glühen des kaltgewalzten Bandes eine
Nitrierungsbehandlung bei einer Temperatur zwischen 900 und 1050ºC in einer Atmosphäre
mit einem Wasserdampf-Gehalt zwischen 0,5 und 100 g/m³ durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem während des
decarburietenden Glühens die Temperatur unterhalb 950ºC gehalten wird und
der Stickstoffgehalt in der Atmosphäre beim anschließenden Kastenglühen so
gewählt wird, daß bis zu 50 ppm Stickstoff in das Band diffundieren können.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
während der letzten Kaltwalzstufe die Bandtemperatur in mindestens zwei
Walzdurchgängen bei einem Wert von mindestens 200ºC gehalten wird.
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