DE3232518C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech oder -band (nachstehend als "Elektrostahlblech" bezeichnet.

Beim üblichen sogenannten einstufigen Kaltwalzverfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech wird ein Siliciumstahl mit etwa 0,04% Kohlenstoff, etwa 3% Silicium und Inhibitorelementen, wie Mangan, Schwefel, Aluminium und Stickstoff eingesetzt. In dem Verfahren wird eine kontinuierlich gegossene Bramme des Siliciumstahls verwendet. Sofern der Gehalt an Kohlenstoff und Silicium unterhalb und oberhalb der vorgenannten Werte liegt, erfolgt bei hoher Temperatur keine α-γ-Transformation. Eine kontinuierlich gegossene Bramme wird auf eine Temperatur von 1300°C oder höher erwärmt, um die Inhibitorelemente in Lösung zu bringen. Anschließend wird warmgewalzt, das Band als Spule geglüht, kaltgewalzt, entkohlungsgeglüht, ein Glühseparator angewendet und absatzweise geglüht. Das absatzweise Glühen bezweckt eine sekundäre Rekristallisation sowie Entschwefelung und Denitrierung des Siliciumstahlblechs. Eines der Merkmale des üblichen einstufigen Kaltwalzverfahrens ist, daß zwar α-γ-Transformation aufgrun der Zusammensetzung des Ausgangsstahles erfolgt, daß sich aber eine einzige α-Phase, die für die sekundäre Rekristallisation unbedingt erforderlich ist, im Siliciumstahlblech bilden kann, das der sekundären Rekristallisation unterworfen wird. Aufgrund des Entkohlungsglühens wird der Kohlenstoffgehalt von dem Ausgangswert auf einen Wert vermindert, bei dem sich eine einzige α-Phase bilden kann. Ein weiteres Merkmal des herkömmlichen einstufigen Kaltwalzverfahrens ist, daß die α-γ-Transformation eine wichtige Rolle bei der feinen Ausscheidung und Dispersion des Aluminiumnitrid-Inhibitors und bei der Verfeinerung der Matrix des Stahlbandes vor der sekundären Rekristallisation spielt. Das herkömmliche einstufige Kaltwalzverfahren gestattet es, ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften in der Walzrichtung herzustellen, es hat aber folgende Nachteile:

• (1) Infolge der Zusammensetzung des Ausgangsstahls erfolgt die α-γ-Transformation bei einer Temperatur unterhalb der sekundären Rekristallisationstemperatur. Es ist deshalb erforderlich, die Zusammensetzung des Stahls vor dem absatzweisen Glühen zu ändern, so daß der Stahl eine einzige α-Phase hat.
• (2) Beim Ausgangsstahl, der etwa 0,04% Kohlenstoff und etwa 3% Silicium enthält, wird durch Zunahme des Siliciumgehaltes der Ummagnetisierungsverlust verbessert und die Menge an γ-Phase vermindert. Der Kohlenstoffgehalt muß deshalb erhöht werden, um die Abnahme der Menge an γ-Phase zu kompensieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Menge an Kohlenstoff, die für die vorstehend beschriebenen Merkmale erforderlich ist, auch vorliegt. Eine gleichzeitige Zunahme des Gehalts an Kohlenstoff und Silicium verschlechtert gleichzeitig auch die Kaltwalzbarkeit des Stahls. Deshalb soll der Siliciumgehalt nicht hoch sein.
• (3) Da der Ausgangsstahl Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel in derartiger Menge enthält, daß wenn sie im Endprodukt verbleiben, dessen magnetische Eigenschaften verschlechtert werden, ist zum Abtrennen dieser Elemente ein Reinigungsglühen erforderlich.
• (4) Zur Dispersionsausscheidung der Inhibitoren sind eine hohe Erwärmungstemperatur der kontinuierlich gegossenen Bramme und ein Glühen des warmgewalzten Bandes bei hohen Temperaturen unbedingt erforderlich.

Aus der DE-AS 22 51 960 ist ein Verfahren zum Herstellen von Elektroblech oder -band mit Goss-Textur und hoher magnetischer Induktion bekannt, bei dem die Korngröße und Verteilung der AlN-Ausscheidungsphase mittels der α→γ-Transformation gesteuert wird. Als Ausgangsmaterial wird eine Bramme aus Siliciumstahl mit höchstens 0,4% Silicium, höchstens 0,085% Kohlenstoff und 0,010% bis 0,065% säurelöslichem Aluminium verwendet. In den Beispielen sind Kohlenstoffgehalte zwischen 0,045% und 0,053% und Schwefelgehalte zwischen 0,013% und 0,028% angegeben. Die Bramme wird bei über 1200°C lösungsgeglüht, anschließend in gesteuerter Weise warmgewalzt, gegebenenfalls geglüht, kaltgewalzt und entkohlend schlußgeglüht.

Aus der BE-PS 8 89 099 ist ein Verfahren zum Herstellen von kornorientiertem Elektrostahlblech bekannt, bei dem die magnetischen Induktion durch einen während des Schlußglühens eingestellten Temperaturgradienten zwischen dem Primärrekristallisationsbereich und dem Sekundärrekristallisationsbereich verbessert werden soll. Das Verfahren gemäß der BE-PS 8 89 099 ist auf keine bestimmte Stahlzusammensetzung beschränkt, sondern es können alle zur sekundären Rekristallisation geeigneten Stähle verwendet werden, wobei Entkohlungsglühen dann nicht erforderlich ist, wenn ein Silicium- Stahl mit besonders niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet wird.

Aus der DE-AS 24 48 890 ist ein Verfahren zur Herstellung von kaltgewalzten, siliciumlegierten Elektroblechen bekannt, die allerdings keine Orientierung aufweisen. Hierbei wird als Ausgangsmaterial eine Stahlschmelze mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2% verwendet und es wird darauf hingewiesen, daß bei extrem niedrigen Kohlenstoffgehalten die Begrenzung der Brammenvorwärmtemperatur wichtig ist, da dadurch das Ausscheidungsverhalten für den nachfolgenden Rekristallisationsablauf beeinflußt wird. Der Rekristallisationsablauf wird vor allem durch Einstellung eines Mangangehalts von 0,25 bis 0,80% in der entkohlten Schmelze gesteuert.

Der Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech zu entwickeln, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und bei dem kornorientiertes Elektrostahlblech erhalten wird, dessen magnetischen Eigenschaften besser sind als die beim herkömmlichen einstufigen Kaltwalzverfahren, und das überdies wirtschaftlich und einfach ist.

Die konstante Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, bei denen eine geeignete Verteilung der Inhibitoren unter Verwendung der a-γ-Transformation erreicht wird. Diese Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Verwendung von Ausgangsstahl, der keine a-γ-Transformation aufweist, die sekundäre Rekristallisation nach dem Warmwalzen erreicht. Der Kohlenstoffgehalt des Ausgangsstahls ist aufgrund der Entkohlung des geschmolzenen Stahls sehr niedrig und das Entkohlen des Stahls, sobald er in festem Zustand vorliegt, entfällt ganz oder wird vereinfacht, selbst wenn der Siliciumgehalt erhöht wird, ist die Kaltwalzbarkeit nicht verschlechtert, und das Reinigungsglühen entfällt oder ist vereinfacht.

Es wurden diejenigen Bedingungen experimentell untersucht, bei denen sekundäre Rekristallisation erfolgt, selbst wenn der Kohlenstoffgehalt des Ausgangsmaterials extrem niedrig ist. Versuche, bei denen 3% Silicium enthaltende Stahlbrammen mit üblichen Kohlenstoffgehalt verwendet wurden, hatten folgendes ergeben:
Beim Entkohlen eines warmgewalzten Stahlbleches wird die sekundäre Rekristallisation erschwert gegenüber dem Entkohlen eines kaltgewalzten Stahlblechs. Gelegentlich erfolgt dennoch sekundäre Rekristallisation selbst in Fällen, bei denen die Entkohlung an einem warmgewalzten Stahlblech durchgeführt wird. Vor Beginn der Versuche wurde folgendes festgestellt:

• (1) Kohlenstoff übt eine Eigenwirkung auf die sekundäre Rekristallisation aus;
• (2) Kohlenstoff neigt zur Bildung einer γ-Phase, die ebenfalls eine Wirkung auf die sekundäre Rekristallisation ausübt.

Es wurde erkannt, daß man feststellen muß, ob (1) oder (2) die sekundäre Rekristallisation erschwert in einem Fall, bei dem ein Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird. Es wurde deshalb auch die Bedingungen der sekundären Rekristallisation in einem Fall berücksichtigt, bei dem ein Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Dabei wurde folgendes festgestellt:

• (1) Eine der Bedingungen ist, daß die Keime der sekundären Rekristallisationskörner im Stahl vorhanden sind und eine (011)[100] Orientierung aufweisen. Diese Bedingung ist befriedigend, selbst wenn Stahl mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird.
• (2) Eine weitere Bedingung ist, daß der Krümmungsradius der Keime der sekundären Rekristallisationskörner befriedigend größer ist als der Krümmungsradius der Matrixkörner.
• (3) Eine weitere Bedingung ist, daß Inhibitoren im Stahl vorliegen. Die beiden letztgenannten Bedingungen sind schwierig zu erreichen, wenn Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt als Ausgangsmaterial verwendet wird.

In den JP-OS 58 332/1980 und 73 818/1980 ist beschrieben, wie die beiden vorgenannten, schwierig zu erreichenden Bedingungen dennoch erfüllt werden können, so daß eine sekundäre Rekristallisation erfolgen kann. In diesen beiden Offenlegungsschriften werden als Ausgangsmaterial Reineisenbrammen verwendet, denen Silicium und Aluminium zugesetzt wird und bei denen der Gehalt an anderen Elementen so stark wie möglich verringert ist. Ferner werden Brammen verwendet, die in einem Stahlwerk hergestellt werden und die Verunreinigungen enthalten. Diese Brammen werden warmgewalzt. Der in den beiden japanischen Offenlegungsschriften beschriebene Stand der Technik hat den Nachteil, daß gelegentlich schlechte sekundäre Rekristallisation erfolgt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß sich die vorstehend erwähnten Nachteile vermeiden lassen und daß ein Endprodukt mit guter sekundärer Rekristallisationsorientierung und hoher magnetischer Flußdichte erhalten werden kann, wenn man beim Durchführen der sekundären Rekristallisation gleichzeitig einen bestimmten Temperaturgradienten parallel zur Blechoberfläche erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

Zunächst wird die Zusammensetzung der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges beschrieben.

Bei einem Siliciumgehalt über 5% ist es schwierig, ein warmgewalztes Blech kaltzuwalzen. Im erfindungsgemäßen Verfahren liegt der maximale Siliciumgehalt des Ausgangsstahls höher als der herkömmliche Siliciumgehalt. Im erfindungsgemäßen Verfahren hat dieser hohe Siliciumgehalt keine Verschlechterung der Kaltwalzbarkeit zur Folge, da der Kohlenstoffgehalt niedrig ist. Wenn der Siliciumgehalt 5% übersteigt, wird die Kaltwalzbarkeit dennoch schwierig. Der Kohlenstoffgehalt beträgt höchstens 0,02%, da bei einem höheren Kohlenstoffgehalt ein kornorientiertes Elektrostahlblech dazu neigt, schadhafte Bereiche aufzuweisen, bei denen keine sekundäre Rekristallisation erfolgt. Der Gehalt an säurelöslichem Aluminium liegt im Bereich von 0,010 bis 0,080%. Andernfalls ist es nicht möglich sicherzustellen, daß der Anteil an AlN, der für die sekundäre Rekristallisation erforderlich ist, als Dispersionsphase ausgeschieden wird, mit dem Ergebnis, daß eine hohe magnetische Flußdichte nicht erreicht werden kann. Stickstoff und säurelösliches Aluminium sind Elemente, die AlN bilden. Wenn der Stickstoffgehalt über 0,01% liegt, werden in der Stahlbramme Fehler erzeugt, was zur Folge hat, daß die Ausbeute an warmgewalztem Blech vermindert ist.

Schwefel ist bei der üblichen Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech eines der Elemente, das MnS bildet. Diese Verbindung muß in dispergierter Form ausgefällt werden, um eine sekundäre Rekristallisation zu erreichen; vgl. US-Patente 32 87 183 und 36 71 337. Demgegenüber wurde festgestellt, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Stahlbramme auf niedrige Temperaturen erwärmt wird, der Schwefelgehalt geringer sein soll, um die magnetische Flußdichte des kornorientierten Elektrostahlblechs zu verbessern.

Ein Schwefelgehalt von höchstens 0,015% ist ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäß eingesetzten Stahls.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Einfluß des Schwefelgehalts eines warmgewalzten Bandes auf das Ausmaß der sekundären Rekristallisation und die magnetische Flußdichte B₈;

Fig. 2 den Einfluß der Temperaturgradient, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner vervollständigt wird, auf die magnetische Flußdichte B₈;

Fig. 3A bis 3E Makrostruktur-Fotographien von kornorientierten Elektrostahlblechen.

Aus Fig. 1 ist folgendes ersichtlich:
Wenn der Schwefelgehalt eines warmgewalzten Bleches einen Wert von 0,015% überschreitet, liegt der Prozentsatz der sekundären Rekristallisation unter 100% und die magnetische Flußdichte B₈ fällt stark ab, selbst wenn der Prozentsatz der sekundären Rekristallisation 100% beträgt. Demgegenüber kann bei einem Schwefelgehalt von höchstens 0,015%, vorzugsweise höchstens 0,002% eine hohe magnetische Flußdichte erhalten werden. Hierbei ist von einer Verunreinigung an Mangan in der Größenordnung von 0,1% auszugehen.

Die Fig. 3A bis 3E zeigen, welchen Einfluß der säurelösliche Aluminiumgehalt von 0,0005%, 0,02%, 0,04%, 0,06% bzw. 0,10% von Stahlbrammen auf die sekundäre Rekristallisation ausübt, wobei das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner bei einem Temperaturgradient von 2 K/cm in der Querrichtung des Stahlblechs vervollständigt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,02%, vorzugsweise von 0,003 bis 0,005% eingesetzt.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwefelgehalt der Stahlbramme vorzugsweise nicht mehr als 0,005%.

Die Entkohlung und die Entschwefelung von geschmolzenem Stahl wird so durchgeführt, daß der Kohlenstoffgehalt des geschmolzenen Stahls höchstens 0,02% und der Schwefelgehalt höchstens 0,015% beträgt. Die Entkohlung kann durch Vakuumentgasen, z. B. die RH- oder DH-Methode oder durch die Argon-Sauerstoff-Blasmethode, z. B. die AOD-Methode erreicht werden.

Legierungselemente, wie Silicium, Aluminium und Mangan, werden der Stahlschmelze zugegeben, um die Stahlchemie einzustellen. Sodann wird durch kontinuierliches Gießen ein Stahlstrang erhalten.

Nachstehend werden die verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Der erhaltene Stahlzwang wird bei Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur warmgewalzt. Alternativ kann der Stahlstrang abgekühlt und dann in einem Ofen auf 1050 bis 1270°C erhitzt und anschließend warmgewalzt werden.

Beim Erwärmen einer Stahlbramme bzw. eines Stahlstranges auf eine Temperatur von oberhalb 1270°C neigen die Kristallkörner des Stahls zur Vergröberung. Dies hat zur Folge, daß die Metallstruktur des warmgewalzten Bleches, insbesondere die Textur und die Gleichmäßigkeit der Kristallkörner unbefriedigend wird. Es werden im kornorientierten Elektrostahlblech kontinuierliche Streifen in der Walzrichtung erzeugt. Wenn eine Stahlbramme bzw. ein Stahlstrang auf eine Temperatur von oberhalb 1270°C erwärmt wird, erfolgt auch die Bildung von geschmolzener Schlacke und Fehlern auf der Stahlbramme. Deshalb ist im erfindungsgemäßen Verfahren die Erwärmungstemperatur der Stahlbramme höchstens 1270°C. Bei einer Erwärmungstemperatur der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges auf weniger als 1050°C ist der Walzwiderstand für das kontinuierliche Warmwalzen sehr hoch und die Gestalt des warmgewalzten Bleches wird schlecht. Deshalb beträgt die Erwärmungstemperatur der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges vorzugsweise mindestens 1050°C. Eine Erwärmungstemperatur von höchstens 1270°C ist wirksam zur Verhinderung der Kornvergröberung der Stahlbramme und zur Verfeinerung und zur Erzeugung gleichmäßiger primärer Rekristallisationskörner. Dies hat zur Folge, daß sich keine Streifen bilden. Die Wirksamkeit dieser Erwärmungstemperatur ist besonders bemerkenswert im erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner vervollständigt wird unter einer Bedingung, bei der ein Temperaturgradient von mindestens 2 K/cm parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird. Wenn die Metallstruktur, insbesondere die Textur und die Gleichmäßigkeit der Kristallkörner in Teilen von warmgewalzten und dann kaltgewalzten Band dazu neigt, im Endprodukt Streifen zu bilden, hört das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner in diesen Bereichen auf, so daß, selbst wenn der vorgenannte Temperaturgradient in diesen Bereichen erzeugt wird, die sekundären Rekristallisationskörner nicht die primären Rekristallisationskörner verbrauchen können, die an die sekundären Rekristallisationskörner über diese Bereiche angrenzen.

Nach dem Warmwalzen einer Stahlbramme bzw. eines Stahlstranges wird das Glühen so durchgeführt, daß die Metallstruktur und die Verteilung der Ausscheidung in der Querrichtung und der Längsrichtung des warmgewalzten Bandes homogenisiert wird. Kontinuierliches Glühen eines warmgewalzten Bandes wird dem Kastenglühen vorgezogen im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit in der Querrichtung und Längsrichtung des Bandes sowie im Hinblick auf das Abbeizen des Zunders, das nach dem Glühen des warmgewalzten Bandes durchgeführt wird. Das Glühen des warmgewalzten Bandes wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 750 bis 1050°C während eines kurzen Zeitraumes durchgeführt. Sofern die Glühtemperatur oberhalb 1050°C liegt, erfolgt unerwünschtes Vergröbern der Kristallkörner. Sofern sie unterhalb 750°C liegt, ist es schwierig, die Metallstruktur und die Verteilung der Ausscheidung in der Querrichtung und Längsrichtung des warmgewalzten Bandes zu homogenisieren.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird das warmgewalzte und anschließend geglühte Blech einmal bei einem Reduktionsgrad von vorzugsweise 80% kaltgewalzt. Das erhaltene kaltgewalzte Blech wird primär rekristallisations geglüht, so daß später ein Glühseparator auf der Blechoberfläche angewendet werden kann und daß eine Entkohlung erhalten wird, die notwendig ist, wenn der Kohlenstoffgehalt nicht weniger als 0,003% beträgt. Zum Entkohlungsglühen kann ein Kastenglühen oder kontinuierliches Glühen angewendet werden. Das kontinuierliche Glühen ist bevorzugt, weil hierdurch die Metallstruktur homogenisiert werden kann. Die kontinuierlichen Glühbedingungen sind von herkömmlicher Art und die Glühtemperatur kann von 800 bis 900°C betragen.

Anschließend wird ein Glühseparator auf das primär rekristallisationsgeglühte Stahlblech aufgebracht und dieses Stahlblech wird sodann aufgeschichtet und dem Hochtemperaturfertigglühen unterworfen. Während des Hochtemperatur-Fertigglühens wird das Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner unter einer Bedindung vervollständigt, bei der ein Temperaturgradient von mindestens 2 K/cm parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird. Die Bedeutung dieses Temperaturgradienten ist aus Fig. 2 ersichtlich.

Vier Stahlschmelzen mit 0,003% Kohlenstoff, 3,2% Silicium, 0,10% Mangan, 0,003% Schwefel, 0,0080% Stickstoff und 0,028 bis 0,036% säurelöslichem Aluminium werden kontinuierlich gegossen. Es werden vier Stahlstränge erhalten. Die Stahlstränge werden auf 1180°C erhitzt, warmgewalzt und sodann bei einer Temperatur von 550°C aufgespult. Die erhaltenen 2,3 mm dicken warmgewalzten Stahlbleche werden kontinuierlich geglüht. Dabei werden sie 1,5 Minuten bei 1050°C durchgewärmt. Die warmgewalzten Bleche werden einmal auf eine Dicke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt und anschließend 1 Minute in trockenem Wasserstoff bei 850°C einem primären Rekristallisationsglühen unterworfen. Ein Glühseparator aus Magnesiumoxid wird auf die primär rekristallisationsgeglühten Bleche aufgebracht. Sodann werden die Bleche in Abschnitte zerschnitten. Die Abschnitte werden aufgeschichtet und dann in einem 1 m langen Ofen gegeben, der in drei Zonen unterteilt ist. Die Blechstreifenstapel werden mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 K/h erwärmt. Die Temperatur der drei getrennten Zonen des Ofens wurde derartig gesteuert, daß ein Temperaturgradient von 0 K/cm, 1 K/cm, 2 K/cm, 5 K/cm bzw. 7 K/cm in einer Richtung senkrecht zur Walzrichtung erzeugt wird. Nach dem Erwärmen der Blechstreifen wird das Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 1200°C während 10 Stunden in Wasserstoffatmosphäre durchgeführt. Die magnetische Flußdichte B₈ der erhaltenen Fertigprodukte ist in Fig. 2 angegeben. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei einem Temperaturgradienten von mindestens 2 K/cm die magnetische Flußdichte B₈ mehr als 1,94 Tesla beträgt. Mit zunehmendem Temperaturgradienten steigt die magnetische Flußdichte B₈ an.

Obwohl die sekundäre Rekristallisation durch Erhöhung des Temperaturgradienten stabilisiert wird, nimmt die Breite der 180°C magnetischen Bereiche im Hinblick auf das starke Wachstum der sekundären Rekristallisationskörner zu. Dies hat zur Folge, daß der Ummagnetisierungsverlust erhöht ist. Wenn die Unterteilung der 180°C magnetischen Bereiche mittels einer bekannten mechanischen Methode oder durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl durchgeführt wird, kann ein hoher Temperaturgradient ausgewählt werden, um die sekundäre Rekristallisation zu stabilisieren und auf diese Weise eine hohe magnetische Flußdichte B₈ zu erhalten. Wenn die vorgenannte Unterteilungsmethode nicht durchgeführt wird, wird der Temperaturgradient so eingestellt, daß der niedrigste Ummagnetisierungsverlust erreicht wird. Aus diesen Gründen ist der höchste Wert für den Temperaturgradienten nicht angegeben.

Die Richtung des Stahlblechs, in welcher der Temperaturgradient parallel zur Blechoberfläche erzeugt wird, kann entweder die Querrichtung oder die Längsrichtung oder mehrere Zwischenrichtungen sein. Sofern ein Temperaturgradient von mindestens 2 K/cm an der Grenze zwischen den primären und sekundären rekristallisierten Bereichen eines Stahlblechs erzeugt wird, kann der Temperaturgradient in einem Hochtemperatur-Schlußglühofen konstant sein oder in der Richtung des Temperaturgradienten variiert werden.

Seit kurzem ist aufgrund der Entwicklung des kontinuierlichen Gießens die Produktivität einer kontinuierlichen Gießvorrichtung verbessert, so daß sie vergleichbar ist mit der eines kontinuierliches Warmwalzwerkes. Deshalb kann eine kontinuierliche Gießvorrichtung unmittelbar kombiniert werden mit einem kontinuierlichen Warmwalzwerk und kontinuierliche Stahlstränge können unmittelbar und ohne Aufheizen in ein kontinuierliches Warmwalzwerk gegeben werden.

Da erfindungsgemäß eine hohe magnetische Flußdichte auch erhalten wird, wenn die Erwärmungstemperatur eines Stahlstranges bzw. einer Stahlbramme niedrig ist, d. h. nicht mehr als 1270°C beträgt, können die nachstehend erwähnten vorteilhaften Warmwalzmethoden zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech verwendet werden. Eine dieser vorteilhaften Warmwalzmethoden besteht darin, einen Stahlstrang unmittelbar unter Ausnutzung seiner Eigenwärme warmzuwalzen und dadurch das Abkühlen des Stahlstranges zu vermeiden, was ein Wiedererwärmen des Stahlstranges erforderlich machen würde. Eine andere Warmwalzmethode besteht darin, einen Stahlstrang bzw. eine Stahlbramme in einen Ofen zu geben und dort nur in dem Ausmaß zu glühen, daß die Temperaturverteilung des Stahlstranges homogenisiert ist. Nachdem die Temperatur, insbesondere die Oberflächentemperatur des Stahlstranges schwach vermindert ist, wird der Stahlstrang in einen Wärmerekuperativofen oder einen Durchwärmofen für übliche Kohlenstoffstähle gegeben, um die Temperaturverteilung in dem Stahlstrang bzw. der Stahlbramme kurze Zeit zu homogenisieren. Anschließend wird der Stahlstrang warmgewalzt.

Diese Arten von Warmwalzen werden häufig durchgeführt bei üblichen Kohlenstoffstählen, sie konnten jedoch nicht zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech verwendet werden, da üblicherweise ein Hochtemperatur-Erwärmungsofen speziell für eine Stahlbramme bzw. einen Stahlstrang vorgesehen werden muß, die als Ausgangsmaterial für kornorientiertes Elektrostahlblech verwendet wird und die auf hohe Temperatur während einer langen Zeit erwärmt wird. Eine kontinuierliche Gießvorrichtung konnte deshalb nicht unmittelbar mit einem kontinuierlichen Warmwalzwerk zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech kombiniert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich ein kornorientiertes Elektrostahlblech bei Kosten warmwalzen, die ebenso niedrig sind und mit ebenso hoher Produktivität wie bei herkömmlichen Kohlenstoffstählen.

Da der Siliciumgehalt eines kornorientierten Elekrostahlblechs hoch ist, ist die thermische Leitfähigkeit der Stahlbramme bzw. des Stahlstranges niedrig. Beim Herunterkühlen einer Stahlbramme auf Raumtemperatur wird der Unterschied zwischen der Temperatur an der Oberfläche und im Inneren der Stahlbramme aufgrund der niedrigen thermischen Leitfähigkeit so groß, daß durch die erzeugten thermischen Spannungen Innenrisse gebildet werden. Da im erfindungsgemäßen Verfahren dieses Abkühlen einer Stahlbramme vermieden wird, indem man unmittelbar eine kontinuierliche Gießvorrichtung mit einem Warmwalzwerk kombiniert, läßt sich die Bildung von Innenrissen vermeiden und dementsprechend ist die Ausbeute an warmgewalztem Stahlblech sehr hoch. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die niedrige Erwärmungstemperatur von kontinuierlich gegossenen Stahlsträngen verschiedene Vorteile hat. Im erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur kontinuierlich gegossene Stahlstränge sondern auch durch Vorwalzen erzeugte Stahlbrammen eingesetzt werden.

Das Kaltwalzen wird entweder durch kontinuierliches oder durch reversierendes Walzen erreicht. Das primäre Rekristallisationsglühen wird vorzugsweise in einem kontinuierlichen Glühofen und in einer feuchten, Wasserstoff enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt. Das Hochtemperatur-Schlußglühen wird im Stahlblech mit den Teilen des Stahlbleches durchgeführt, die voneinander mittels eines Glühseparators getrennt sind. Ein Glühseparator wird auf das erhaltene primäre rekristallisierte kaltgewalzte Blech aufgetragen. Dieses Blech wird sodann fest aufgewickelt, und die Spule wird in einen Hochtemperatur- Schlußglühofen gegeben, so daß die Achse der Spule aufrecht angeordnet ist. Außerdem werden die äußeren und inneren Randoberflächen der Spule mit wärmeisolierendem Material bedeckt, um eine Wärmeleitung in einer Richtung senkrecht zur Blechoberfläche der Spule zu verhindern. Sodann wird der Spule entweder in Aufwärtsrichtung oder Abwärtsrichtung oder von beiden Richtungen während des Hochtemperatur- Schlußglühens Wärme zugeführt. Der vorstehend erwähnte Temperaturgradient wird urch aufeinanderfolgendes Entfernen des wärmeisolierenden Materials und anschließendes Freilegen der inneren und äußeren Randoberflächen der Spule innerhalb des Glühofens erzeugt. Nach Beendigung des Wachstums der sekundären Rekristallisationskörner bei einem Temperaturgradient von mindestens 2 K/cm wird ein Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 1000 bis 1250°C angewendet.

Anschließend kann das kornorientierte elektromagnetische Stahlblech mit einem isolierenden Film überzogen und es kann eine Unterteilung der 180°C magnetischen Bereiche durchgeführt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich stabil eine hohe magnetische Flußdichte erreichen und deshalb eignet sich das erfindungsgemäß hergestellte kornorientierte elektromagnetische Stahlblech besonders für den Kern von Transformatoren.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Geschmolzener Stahl mit 3,1% Silicium, 0,005% Kohlenstoff, 0,08% Mangan, 0,033% säurelöslichem Aluminium, 0,008% Stickstoff und 0,005% Schwefel wird kontinuierlich zu einem Stahlstrang gegossen. Der Stahlstrang wird auf 1180°C erhitzt, auf eine Dicke von 2,3 mm warm heruntergewalzt und bei einer Temperatur von 550°C aufgespult. Die erhaltene Spule wird kontinuierlich geglüht. Während dieser Zeit wird sie 1,5 Minuten bei 950°C durchgewärmt. Hierauf wird das warmgewalzte Blech auf eine Stärke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt. Anschließend wird das Blech 1,5 Minuten in feuchter Wasserstoffatmosphäre bei 850°C dem primären Rekristallisationsglühen unterworfen. Danach wird ein Glühseparator auf das Stahlblech aufgetragen. Anschließend wird das Stahlblech getrocknet und in Abschnitte zerschnitten. Die Stahlabschnitte werden aufgeschichtet und sodann in einen 1 m langen, in drei Zonen unterteilten Ofen gegeben. Die Stahlabschnitte werden bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 K/h erwärmt. Während des Aufheizens wird die Temperatur der drei Zonen des Ofens in derartiger Weise gesteuert, daß der Temperaturgradient parallel zur Walzrichtung 5 K/cm in Teilen der Stahlabschnitte beträgt. Die Temperatur in diesen Teilen liegt im sekundären Rekristallisationsbereich, d. h. bei 850 bis 1000°C. Unmittelbar nach Beendigung des Wachstums der sekundären rekristallisierten Körner bei dem vorgenannten Temperaturgradienten wird ein Reinigungsglühen bei einer Temperatur von 1200°C während 20 Stunden in reinem Wasserstoff durchgeführt. Die erhaltene magnetische Flußdichte B₈ beträgt 1,98 Tesla.

Beispiel 2

Geschmolzener Stahl der nachstehend in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung wird kontinuierlich zu einem Stahlstrang gegossen. Der Stahlstrang wird auf 1180°C erhitzt, auf eine Dicke von 2,3 mm warm heruntergewalzt und bei 550°C aufgespult. Sodann wird die Spule kontinuierlich geglüht. Während dieser Zeit wird sie 1,5 Minuten bei 950°C durchgewärmt. Hierauf wird das Blech auf eine Dicke von 0,30 mm kalt heruntergewalzt. Anschließend wird das Blech 3 Minuten in feuchter Wasserstoffatmosphäre bei 850°C primär rekristallisationsgeglüht. Sodann wird ein Glühseparator auf das Blech aufgetragen, das danach getrocknet und in Abschnitte zerschnitten wird. Die zerschnittenen Abschnitte werden aufgeschichtet und in einem 1 m langen, in drei Zonen unterteilten Ofen gegeben. Die Abschnitte werden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 dem Hochtemperatur- Schlußglühen unterworfen. In Tabelle I ist die erhaltene magnetische Flußdichte B₈ angegeben.

Tabelle I

Stahl A mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung hat eine hohe magnetische Flußdichte B₈. Die magnetische Flußdichte der Stähle B und C, deren Aluminiumgehalt nicht innerhalb des angegebenen Bereichs liegt und des Stahls D, dessen Kohlenstoffgehalt über dem Maximalgehalt liegt, sind niedrig.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von kornorientiertem Elektrostahlblech oder -band aus einer Stahlbramme mit einem Gehalt von
höchstens 0,02% Kohlenstoff,
höchstens 5% Silicium,
0,01 bis 0,08% säurelöslichem Aluminium,
höchstens 0,01% Stickstoff, und
höchstens 0,015% Schwefel,
durch

• - Glühen der Bramme mit einer Temperatur von höchstens 1270°C,
• - Warmwalzen der Bramme ohne Auftreten einer α-γ-Transformation,
• - Glühen des warmgewalzten Bleches oder Bandes,
• - einstufiges Kaltwalzen,
• - primäres Rekristallisationsglühen des kaltgewalzten Bleches oder Bandes und
• - anschließendes Hochtemperatur-Schlußglühen, bei dem das Wachstum der sekundär rekristallisierenden Körner durch einen Temperaturgradienten von mindestens 2 K/cm parallel zur Bandoberfläche gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,02% verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,003 bis 0,005% verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Schwefelgehalt von nicht mehr als 0,005% verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlbramme mit einem Schwefelgehalt von nicht mehr als 0,002% verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das warmgewalzte Blech oder Band bei einer Temperatur von 750 bis 1050°C für weniger als 10 Minuten geglüht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Hochtemperatur-Schlußglühen ein Glühseparator auf das Blech oder Band aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbramme durch kontinuierliches Gießen hergestellt worden ist und unmittelbar anschließend unter Ausnutzung der Eigenwärme warmgewalzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbramme nur in dem Ausmaß geglüht wird, daß ihre Temperaturverteilung homogenisiert wird.