DE2303416A1

DE2303416A1 - Verfahren zur herstellung eines kornorientierten kupferhaltigen si-stahls

Info

Publication number: DE2303416A1
Application number: DE19732303416
Authority: DE
Inventors: Jun Frank Angelo Malagari
Original assignee: Allegheny Ludlum Industries Inc
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1973-08-23
Also published as: BE795249A; FR2171402B1; FR2171402A1; DE2303416C2; GB1382395A; IT976932B; PL94010B1; CA978453A

Description

Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten kupferhaltigen Si-Stahls

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Si-Stahls, bei welchem der Stahl warm auf Bandstärke heruntergewalzt, einer Wärmebehandlung zur Konditionierung für die nachfolgende Bearbeitung und das abschließende Gefüge-Glühen unterzogen entzundert und anschließend zu einem Walzwerk-Fertigprodukt verarbeitet wird, sowie einen nach dem neuen Verfahren hergestellten kornorientierten Si-Stahl. Dabei bezieht sich die Erfindung insbesondere auf kupferhaltige Silizium-Stähle mit etwa 2,2 bis 4,0 % Silizium.

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Die Verarbeittrag derartiger Silizium-Stähle auf ihre Endabmessungen wurde bisher nur mit Hilfe zweier Kaltverformungs-Bchritte für möglich gehalten und dementsprechend durchgeführt. Da Silizium-Stähle der angegebenen Art insbesondere in der Elektrotechnik Verwendung finden, kommt der von der angewandten Kaltverformung abhängigen Gefügeausbildung und den von dieser beeinflußten magnetischen Eigenschaften besondere Bedeutung zu.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Si-Stahls mit den oben angegebenen Silizium-Gehalten zu schaffen, welches · unter Aufrechterhaltung und gar Verbesserung der magnetischen Eigenschaften die Anzahl der zu verwendenden Kaltwalzungen zu verringern gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß warm behandelter und entzunderter Si-Stahl von Warmbandstärke mit 0,24 bis 0,75 Gew.-% Cu in einem einzigen Kaltbearbeitungsvorgang direkt auf die Endabmessung kalt gewalzt und anschließend entkohlt und normalisiert wird.

Die Erfindung geht von dem Leitgedanken aus, daß die Zugabe bestimmter, genau einzuhaltender Kupfermengen zu dem herzustellenden Si-Stahl dessen Veiterverarbeitung von der ursprünglichen Abmessung des Warmbandes auf die angestrebte Endabmessung in nur einem einzigen Kaltverarbeitungsschritt, vorzugsweise einer Ealtwalzung, gestattet. Die Verformung in nur einem einzigen Kaltbearbeitungsvorgang führt dabei zu einer Aufrecht erhaltung und Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Erzeugnisses. Wegen ihrer guten magnetischen Eigenschaften eignet sich der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stahl insbesondere zur Verwendung auf solchen Gebieten der Elektrotechnik in denen es besonders auf die magnetischen Werkstoffeigenschaften ankommt .

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Wegen des gesteigerten Schrotteinsatzes "beim Erschmelzen von Stählen sind Kupferspuren in den heute hergestellten Si-Stählen nachzuweisen, obgleich der Trend dahin geht, die Gehalte an Verunreinigungen zu minimieren.

Der Erfinder hat nun gefunden, daß eine bei einem spezifischen Si-Gehalt zugesetzte kritische Kupfermenge zu einer Stahlzusammensetzung führt, die mit Hilfe nur einer einzigen Kaltbearbeitung von der Abmessung des Warmbandes auf die Endabmessung von beispielsweise 0,524 bis 1,3 mm herunterwalzbar ist und nach dem Glühen bei 1177 ° C ausgezeichnete Sekundäi'rekristallisation und ausgezeichnetes Kornwachstum aufweist. Dabei werden für einen nur mit einem Verformungsschritt verarbeiteten orientierten Si-Stahl hervorragende magnetische Eigenschaften oder Gütewerte erhalten. Der gegenüber herkömmlichen Verfahrensweisen verkürzte Herstellungsgang führt zu beträchtlichen Kostenersparungen.

Nach der Erfindung wird kornorientierter Si-Stahl dadurch hergestellt, daß ein Si-Stahl mit 0,24- bis 0,75 % Cu und der üblichen Warmbandabmessung von 1,9 bis 2,54 mm Dicke zum Erleichtern der Entfernung von Zunder und zur Konditionierung für die folgende Weiterverarbeitung und das abschließende Gefügeglühen einer Wärmebehandlung unterzogen und anschließend entzundert wird. Diese Schritte sind an sich bekannt und werden auf bekannte Weise ausgeführt, wobei das Entkohlen und Gefüge-Glühen üblicherweise gleichzeitig ausgeführt werden. Der geglühte und entzunderte Stahl wird dann direkt auf seine Endabmessung von 0,64 mm oder weniger kalt gewalzt und anschließend bei der abschließenden Normalisierung entkohlt. Somit ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur ein einziger Kaltbearbeitungsvorgang erforderlich, während im Stand der

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Technik bisher stets davon ausgegangen wird, daß zur Herstellung kornorientierter Si-Stähle zwei Kaltbearbeitungsschritte benötigt werden. Die durch die Erfindung möglich gewordene Einsparung eines Kaltbearbeitungsschrittes und einer Zwischenglühung beruht auf dem genau einzuhaltenden, und einzustellenden Kupfergehalt, der, wie sich herausgestellt hat, keine ungünstigen Einflüsse auf die elektrischen bzw. magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Stahles hat.

Eine Zusammenstellung der magnetischen Eigenschaften von StahlzusammenSetzungen mit verschiedenen Silizium- und Kupfergehalten, bei denen zur Entkohlung aller Proben eine herkömmliche Endnormalisierung vorgenommen wurde, ist der folgenden Tafel 1 zu entnehmen.

Die in Tafel 1 zusammengestellten Ergebnisse zeigen die magnetischen Eigenschaften kornorientierter Si-Stähle, die induktiv im Vakuum erschmolzen, warm vom Gußblock auf die Bandabmessung ausgewalzt, normalisiert und dann kalt auf die Endabmessung herunter gewalzt wurden. Vor dem Gefüge-Glühen bei 1177 ⁰G wurde eine abschließende Entkohlungsbehandlung vorgenommen.

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Tafel 1

Magnetische Eigenschaften bei verschiedenen Abmessungen

to O HO CO

CD CO

	2	0,64	• 3	mm	4	0,47	5	mm	6	0,56	7	mm	8	0,27	9	mm	10
1	Cu(%)	Kernver lust (W/0,455 kg) bei 15 KiIoG	Perme abili tät bei 10 H	Kernver lust (W/0,455 kg) bei 15 KiIoG	Perme abili tät bei 10 H	Kern ν lust (W/0,· kg) b 15 Ki:	Perme abili tät bei 10 H	Kernver lust (W/0,453 kg) bei 15 KiIoG	Perme abili tät bei 10 H
	<0,01	WPP at. 15 KB	μ at 10 H	WPP at 15 KB	/tat 10 H	sr- ^55 si LoG I	/tat 10 H	WPP at 15 BK.	M at 10 H
2,50	<0,01	1,80	1672	1,26	1620	WPP aj: 15 KB	155O	1,25	1460
2,72	<0,01	1,53	1751	0,97	1729	1-1,65.	1580	0,98	1511
5,00	<0,01	1,46	1722	1,05	1692	0,95	1529	1,19	1454
5,20	0,15	1,46	1720	1,00	1690	1,04	1540	1,20	1450
5,20	0,24	1,54	1590	1,52	1550	1,04	155O	-	-
2,50	0,40	1,41	1797	0,91	1824	1,04	1755	0,83	1612
2,50	0,42	1,51	1814	0,84	1835	0,75	1744	0,87	159a
2,50	0,59	1,55	1782	1,05	1810	0,77	1781	1,27	1456
2,75	0,59	1,56	1820	1,00	1842 .	0,82	1845	0,55	1829
5,00	0,50	. 1,40	1752	0,94	1786	0,70	1788	0,61	1755
5,20	1,56	1660	1,04	L 1600	0,68	I7OO	-	—
	1,04

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OJ CD CJ

■Ρ Φ IQ

	KN	4-	CO	VO	S	O	O	OJ
O	CN	KN	O	<j—				CT\
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CJN	O	O	O	IA	O	LfN	LfN	LA
	ν	V	ν	V	O	V"	V	V"
	Ο	KN	Ο	IA	co	LfN	CO	_o
OO	GO	LN	CO	LN	4	O
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	O	O	O	ν		V		V
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VD	ω	V	KN		LfN	ζ^	CVl	KN
	V	CO	OO		ν-	^j-	4-	4"
	CO	V	V"	V	ο	^*	V
	O		LfN	O	OJ	VO	V"	CT)
LTN	V	CT>	CO	vD	V		CO	VD
	OO	O	O		_o	V	V	V"
		LfN	ON	V	LfN	_o	VO
4	(N	CM	GN		VD	KN	ΓΝ	[\.
		co	LN	4	V	4	4	4"
	V"	ν	V"	V		V"	V"	^"
	V0	_o	00		KN	KN	LfN	OO
KN	V"		CM	V	V	KN	CJN
	CO	V"	V"	OJ	LfN	OJ	V"	V"
	IA	CTN	0N	V	LN	O	_o	_o
OJ	O	LfN	LfN	ω	O	O	O	O
	O	O	O	O	O	V	V	ν
	UN	LA	O	O	CM	_o	IA	Ο
V	OJ	LN	O	LfN	KN	LfN	LN	O
	OJ	KN	CvJ	OJ	OJ	KN

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In der vierten Kopfreihe in Tafel 1 sind mit der dritten senkrechten Spalte beginnend die die betreffenden magnetischen Werkstoffeigenschaften bezeichnenden Abkürzungen zusätzlich in der vorwiegend im englischsprachigen Gebiet gebräuchlichen Weise aufgeführt. Im Falle von Unklarheiten sind jeweils diese Abkürzungen (WPP at 15 KB bzw. Jj. at 10 H) maßgebend.

Wie aus Tafel 1 ersichtlich, tritt bei der Verminderung der Dicke von 1,3 bis 0,73 mm bei allen Silizium-Gehalten eine Verringerung des Kernverlustes (Watt je Gewichtseinheit) auf. Bei einer Dicke von 0,56 mm tritt der niedrigste Kernverlust bei 2,75 % Silizium auf. Eine Permeabilität bei 10 H von mehr als 1800 kann auch bei dem 2,75 % Silizium enthaltenden Stahl in allen dargestellten Abmessungen erzielt werden. Geringere Permeabilitäten werden bei den Silizium-Gehalten von 2,5 und 3₅O % erreicht. Somit zeigen die in Tafel 1 enthaltenen Meßergebnisse den günstigen Einfluß von Kupfer auf die Entwicklung des Gefüges oder der Textur von Si-Stählen, die mittels eines einstufigen Verfahrens auf die Endabmessungen gebracht worden sind. Es wird angenommen, daß ein niedrigen Silizium-Gehalt in Verbindung mit 0,40 % Kupfer zu einer verbesserten Kaltwalzbarkeit führt.

Insgesamt stellt sich ein beträchtlich geringerer Kernverlust (Watt je Gewichtseinheit) in Verbindung mit einer beträchtlich höheren Permeabilität spürbar bei Kupfergehalten zwischen 0,24 und 0,75 % ein, wobei die günstigsten Ergebnisse bei etwa 0,4 % Kupfer erhalten werden. Die bevorzugten Bereiche liegen zwischen 2,5 bis 3₅O % Si und 0,3 bis 0,5 % Cu, wobei die höher siliziumhaltigen Stähle einen Kupfergehalt im unteren Teil des bevorzugten Kupferbereiches aufweisen.

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Der erfindungsgemäß hergestellte kornorientierte Si-Stahl eignet sich, ganz "besonders zur Verwendung in der Elektroindustrie und zur Herstellung von elektrotechnischen Bauteilen. Er wird von der Varmbandabmessung in einem einzigen Kaltbearbeitungsvorgang auf seine Endabmessung gebracht und zeigt nach einem Gefüge-Glühen bei 1177 ⁰C eine ausgezeichnete Sekundärrekristallisation sowie ein ausgesichnetes Kornwachsturn. Sekundärrekristallisation und F.ornwachstum führen zu einem Erzeugnis mit für einen durch einen einzigen Kaltbearbeitungsschritt hergestellten Silizium-Stahl ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften.

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Claims

Patentan sprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Si-Stahls, bei welchem der Stahl warm auf Bandstärke heruntergewalzt, einer Wärmebehandlung zur Konditionierung für die nachfolgende Bearbeitung und das abschließende Gefüge-Glühen unterzogen, entzundert und anschließend zu einem Walswerks-Fertigprodukt verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß warmebehandelter und entzunderter Si-Stahl von Warmbandstärke mit 0,24 bis 0,75 Gew.-% Cu in einem einzigen Kaltbearbeitungsvorgang direkt auf die Endabmessung kaltgewalzt und anschließend entkohlt und normalisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 0,3 bis 0,5 Gew.-% Cu enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmband eine Dicke von 1,90 bis 2,54- mm und die Endabmessung eine Dicke von 0,25 bis 0,64- mm besitzt,

4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 2,5 bis 3,0 % Silizium und 0,3 bis 0,5 % Kupfer enthält.

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