DE2303416C2 - Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten kupferhaltigen Si-Stahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zum Herstellen eines kornorientierten kupferhaltigen Siliciumstahl mit 2,2 bis 4 Gew.-% Silicium, bei welchem der Stahl warm auf Bandstärke heruntergewalzt, einer Wärmebehandlung zur Konditionierung für die nachfolgende Bearbeitung und das abschließende Gefügeglühen unterzogen, und sodann entzundert und mit mindestens einem Arbeitsgang kaltgewalzt wird. Ein solches Verfahren Ist bereits aus der DE-AS 11 17 624 bekannt, wobei mit Hilfe des bekannten Verfahrens die magnetischen und elektrischen Eigenschaften speziell eines Stahles mit 2,9 bis 3,4* Silicium verbessert werden sollen, welcher als Verunreinigung In 0,05 bis 0,3% Kupfer enthält. Das bekannte Verfahren sieht eine Vielzahl von Warmverformungsschritten unter exakt vorgegebenem Temperaturverlauf vor. Das Kaltwalzen erfolgt In wenigstens zwei Kaltarbeltsgängen, wenn die Blechstärke von 1,5 bis 2 mm auf ca. 0,3 mm herabgesetzt wird.

Aus der US-PS 32 87 184 Ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe einem niedrigleglerten Siliciumstahl mit. 0,5 bis 2% Silicium und Kupfer-Verunreinigungen von 0,02% magnetische und elektrische Eigenschaften erteilt werden, wie sie sonst nur Stähle mit 2,0 bis 3,5% Silicium oder gar 3 bis 7% Silicium aufweisen. Dieses wird bei dem bekannten Verfahren dadurch erreicht, daß der Stahlwerkstoff vor bzw. nach der Kaltverformung langwlerlgen Wärmebehandlungsprozessen unterworfen wird. Die Kaltverformung selbst wird In einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt, wobei die Materialstärke von 1.9 bis 2,16 mm auf 0,3 bis 0,63 mm herabgesetzt wird. Da jedoch mit steigendem Siliclumgehalt der Stahl zunehmend spröder, d. h. weniger kaltverformbar, wird und die Schwierigkelten bei der Wärmebehandlung zunehmen, ist dieses bekannte Verfahren nicht auf mittel- sowie höherlegiertc Siliciumstahl anwendbar.

Aus der DE-PS 12 26 129 ist ein Verfahren zur Herstellung von einfach kornorientiertem Siliciumstahl bekannt, bei welchem Sillciumstähle mit zulässigen Kupfergehalten von 0,01 bis 0,03% in einem einzigen Kaltwalzschritt auf die Endabmessung ausgewalzt werden. Die Kupfergehalte spielen jedoch bei der in der DE-PS 12 26 129 beschriebenen Erfindung keine Rolle als Einflußfaktor für das angestrebte Sekundärkrlstallkornwachstum, da die genannte deutsche Patentschrift lediglich auf AIN als Kornwachstumsinhibitor abstellt.

Aus »Stahl und Eisen« (1930) Seiten 1194 bis 1197, Ist es bekannt, bei Stählen mit 1,5 bis 4,0% Silicium einen verbesserten Korrosionsschutz durch Zusatz von Kupfer zu erreichen.

Aus der US-PS 31 59 511 ist ein Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften bei einem kornorientierten Stahl mit 2 bis 4% Silicium und 0,01 bis 0,03 bzw. 0,09 bis 0,13% Kupfer bekannt. Die angestrebten Verbesserungen werden durch eine gesteigerte Homogenität des Stahls als Folge verminderter Abscheidüngen in den Korngrenzen, sowie durch verbesserte Koniwachstums- bzw. Kornorientierungsbedingungen erreicht. Andererseits Ist es jedoch bei dem bekannten Verfahren erforderlich, den Aluminiumgehalt strikt auf 0,01 bis 0,03% zu begrenzen. Um eine Kaltverformung in einem einzigen Kaltarbeltsgang vornehmen zu können, werden zusätzliche Anforderungen an die Wärmebehandlung des Materials vor bzw. nach dem Kaltwalzen gestellt. Derartige zusätzliche Anforderungen führen zu zusätzlichen Kosten.

so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß beträchtliche Kupfermengen enthaltender kornorientierter Siliciumstahl auf einfache und kostengünstige Weise zu Blechen mit äußerst guten magnetischen Eigenschaften verarbeitet werden kann.
Diese Aufgabe wird entsprechend des Wortlautes des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Kupfergehalt im Stahl auf 0,3 bis 0,5 Gew.-% eingestellt wird und daß die erforderliche Kaltverformung des warmgewalzten Bandes von 1,9 bis 2,54 mm auf ein Endmaß zwischen 0,25 und 0,64 mm In einem einzigen Arbeltsgang durchgeführt wird.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt Ist In erster Linie darin zu sehen, daß trotz der vergleichsweise hohen Kupfergehalte besonders günstige elektromagnetische Eigenschaften Im hergestellten

6» Material erzielt werden. Dabei ergeben sich sehr wichtige Kosten vorteile zum einen dadurch, daß kupferhaltiger Schrott deutlich preisgünstiger Ist als kupferhaltiger Schrott und zum anderen dadurch, daß die einstufige KaItwalzung natürlich wirtschaftlicher ist als eine mehrstufige Kaltwalzung. Die kritischen Kupfergehalte im Bereich von 0,3 bis 0,5<V, ermöglichen die einstufige Kaltwalzung und zwar, was unterstrichen sei, bei Kaltwalzreduktionen, die im Stand der Technik lediglich durch mehrstufige Kaltwalzungen mit zwischen den Stufen vorgenommenen Zwischenglühungen erreicht werden konnten.

Nach der Erfindung wird kornorienllerter Sl-Stahl dadurch hergestellt, daß ein Si-Stah! mit 0,3 bis 0,5% 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 Texturglühen einer

Wärmebehandlung unterzogen und anschließend entzundert wird. Diese Schritte sind an sich bekannt und werden auf bekannte Weise ausgeführt, wobei das Entkohlen und Textur-Glühen üblicherweise gleichzeitig ausgeführt werden. Der geglühte und entzunderte Stahl wird dann direkt auf seine Endabmessung von 0,64 mm oder weniger kaltgewalzt und anschließend bei der abschließenden Normalisierung entkohlt. Somit ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur ein einziger Kaltbearbeitungsvorgang erforderlich.

Die durch die Erfindung ermöglichte einstufige Kalt walzung ohne 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 Silicium- und Kupfergehalten, bei denen zur Entkohlung aller Proben eine herkömmliche Schlußglühung vorgenommen wurde, ist der folgenden Tafel zu entnehmen.

Die In der Tafel 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 Texturglühen bei 1177° C wurde eine abschließende Entkohlungsbehandlung vorgenommen.

Tafel

	1	2	0,64 mm	4	1,672	0,47 mm	6	0,36 mm	g	0,27 mm	10
		Cu(%)	3	Umma- Magne- gnetisie- tische rungsver- Induk- lust P 1,5 tion B 8 (W/kg) (T)	1,731	5	Magne tische Induk tion B 8 (T)	7	tfagne- ische nduk- ion B 8 'T)	9	Magne tische induk- ion B 8 [T)
	2,50	<0,01		3,968	1,722	Umma- gnetisie- rungsver- lust P 1,5 (W/kg)	1,620	Umma- gnetisie- ru ngs ver lust Pi,5 (W/kg)	1,550	Umma- gnetisie- rungsver- lust P 1,5 (W/kg)	1,460
	2,72	<0,01	2,932	1,720	2,777	1,729	2,204- 3,637	1,580	2,755	1,511
	3,00	<0,01	3,218	1,590	2,138	1,692	2,05	1,529	2,161	1,454
	3,20	<0,01	3,218	1,797	2,271	1,690	2,292	,540	2,623	1,450
	3,20	0,15	3,395	1,814	2,204	1,550	2,292	,530	2,645
	2,50	0,24	3,108	1,782	2,910	1,824	2,292	,755	-	1,612
	2,50	0,40	2,888	1,820	2,006	1,833	1,653	,744	1,829	1,598
	2,50	0,42	3,417	1,752	1,851	1,810	1,697	,781	1,918	1,456
gerr	2,75	0,39	3,439	1,660	2,314	1,842	1,807	,845	2,799	1,829
mgs	3,00	0,39	3,086	1,768	2,204	1,786	1,543	,788	1,212	1,755
•ο C	3,20	0,30	2,998	1,825	2,072	1,600	1,499	,700	1,345
tzz ω	2,50	0,58	3,549	1,799	2,292	1,830	2,292	,801	-	1,737
	2,75	0,59	3,086	1,471	2,381	1,818	1,609	,773	1,477	1,534
	3,00	0,59	2,821	1,650	2,05	1,832	1,631	,680	2,222	1,508
	2,50	0,81	4,828	1,430	1,874	1,490	1,764	,475	2,204	1,416
	3,20	0,75	2,954	1,476	3,527	1,550	3,13	,480	3,306	1,440
	2,50	1,00	5,136	1,470	2,645	1,406	2,293	,405	1,829	,390
	2,75	1,00	4,298	4,32	1,424	3,725	,408	3,483	,390
	3,00	1,00	4,365	3,990	1,434	3,549	,400	3,417	1,392
		3,704	3,527	3,373

Wie aus der Tafel ersichtlich, tritt bei der Verminderung der Dicke von 0,64 bis 0,36 mm bei allen Sllicium-Gehalten eine Verringerung des Ummagnetislerungsverlustes (W/kg) auf. Bei einer Dicke von 0,27 mm tritt der niedrigste Verlust bei 2,75% Silicium auf. Eine magnetische Induktion B8 von mehr als 1,8 T kann auch bei dem 2,75% Silicium enthaltenden Stahl In allen dargestellten Abmessungen erzielt werden. Geringere magnetische Induktionen werden bei den Slllclum-Gehalten von 2,5 und 3,0% erreicht. Somit zeigen die In der Tafel enthaltenen Meßergebnisse den günstigen Einfluß von Kupfer auf die Entwicklung der Textur von Sl-Stählen, die mittels eines einstufigen Verfahrens auf die Endabmessungen gebracht worden sind. Es wird angenommen, daß ein niedriger Slllcium-Gehalt In Verbindung mit 0,40% Kupfer zu einer verbesserten Kaltwalzbarkelt führt.

Insgesamt stellt sich ein beträchtlich geringerer Ummagnetlslerungsverlust In Verbindung mit einer beträchtlich höheren magnetischen Induktion zwar bereits spürbar bei Kupfergehalten zwischen 0,24 und 0,75% ein, die günstigsten Ergebnisse werden jedoch bei etwa 0,4% Kupfer erhalten. Die günstigsten Bereiche Hegen somit zwischen 2,5 bis 3,0% Sl und 0,3 bis 0,5% Cu, wobei die höher slliclumhaltlgen Stahle einen Kupfergehalt im unteren Teil des genannten Kupferbereiches aufweisen sollten.

Der erfindungsgemäß hergestellte komorientierte Si-Stahl eignet sich ganz besonders zur Verwendung in der Elektroindustrie und zur Herstellung von elektrotechnischen Bauteilen. Er wird von der Warmbandabmessung in einem einzigen Kaltbearbeitungsvorgang auf seine Endabmessung gebracht und zeigt nach einem Gefüge-Glühen bei 1177° C eine ausgezeichnete Sekundärrekristallisation sowie ein ausgezeichnetes Kornwachstum. Sekundärrekristaliisation und Kornwachstum führen zu einem Erzeugnis mit für einen durch einen einzigen Kaltbearbeitungsschritt hergestellten Silizium-Stahl ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines kornorientierten, kupferhaltigen Siliclumstahles mit 2,2 bis 4 Gew.-% Silicium, bei welchem der Stahl warm auf Bandstärke heruntergewalzt, einer Wärmebehandlung zur Konditionierung für die nachfolgende Bearbeitung und das abschließende Gefflgeglühen unterzogen, entzundert und in mindestens einem Arbeitsgang kaltgewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapfergehalt im Stahl auf 0,3 bis 0,5 Gew.-% eingestellt wird und daß die erforderliche Kaltverformung des warmgewalzten Bandes von 1,9 bis 2.54 mm auf ein Endmaß zwischen 0,25 und 0,64 mm In einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sillciumgehalt im Stahl auf 2,5 bis 3,0 Gew.-% eingestellt wird.