[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlbandes
oder -bleches in Dicken von ≤ 0,70 mm für elektromagnetische Anwendungen mit Si-Gehalten
von mindestens 3,2 Gew.-% und Al-Gehalten von weniger als 2 Gew.-%. Solche auf Basis
höchstsiliziumhaltiger FeSi-Stähle erzeugter Kaltbänder oder -bleche werden üblicherweise
als nichtkornorientierte Elektrobleche eingesetzt.
[0002] Unter dem Begriff "nichtkornorientiertes Elektroblech" werden hier unter die DIN
EN 10106 ("schlussgeglühtes Elektroblech") und DIN EN 10165 ("nicht schlussgeglühtes
Elektroblech") fallende Produkte verstanden. Darüber hinaus werden auch stärker anisotrope
Sorten einbezogen, solange sie nicht als kornorientierte Elektrobleche gelten. Insoweit
werden im folgenden die Begriffe "Stahlband für elektromagnetische Zwecke" und "Stahlblech
für elektromagnetische Zwecke" sowie "Elektroband" und "Elektroblech" synonym verwendet.
[0003] Üblicherweise werden für die Erzeugung von nichtkornorientierten Elektroblechen FeSi-Stähle
verwendet, deren Si-Gehalte maximal 3,5 Gew.-% betragen. Derart begrenzte Si-Gehalte
aufweisende FeSi-Stahllegierungen gestatten eine problemlose Fertigung auf dem üblichen
Herstellungsweg. Insbesondere wird durch eine Beschränkung des Si-Gehaltes auf Gehalte
≤ 3,0 Gew.-% sichergestellt, dass bei konventioneller Vorgehensweise das erhaltene
Blech nach dem Kaltwalzen rissfrei ist.
[0004] Im Zuge der konventionellen Fertigung wird nach dem Erschmelzen der Stahllegierung
die Schmelze zu einer Bramme oder Dünnbramme vergossen. Dieses Vormaterial wird dann
im Direkteinsatz ohne Wiedererwärmung oder nach einer Abkühlung und einer Wiedererwärmung
in einem ein Entzundern, ein Vorwalzen und ein in einer in der Regel mehrgerüstigen
Warmwalzstaffel durchgeführtes Fertigwarmwalzen umfassenden Warmwalzprozess zu einem
Warmband gewalzt. Das Warmband wird dann einer in der Regel als Beizen durchgeführten
Oberflächenbehandlung unterzogen, die mit einem Glühen kombiniert sein kann. Erforderlichenfalls
wird zusätzlich eine Warmbandglühung durchgeführt, bevor das Warmband zu Kaltband
kaltgewalzt wird. Schließlich wird das Band schlussgeglüht oder einer Glühung mit
anschließender Nachverformung unterzogen.
[0005] Schon bei Si-Gehalten von mehr als 3 Gew.-% zeigen sich erste Schwierigkeiten beim
Kaltwalzen in Form von hohen Walzkräften und einer zunehmenden Rissanfälligkeit. So
treten beim Kaltwalzen von aus FeSi-Legierungen mit FeSi-Gehalten mit mehr als 3,5
Gew.-% erzeugten Warmbändern regelmäßig Risse auf, die die Erzeugung eines qualitativ
hochwertigen Elektroblechproduktes mit Dicken ≤ 0,75 mm über den konventionellen Fertigungsweg
ausschließen.
[0006] Den Schwierigkeiten bei der Herstellung steht gegenüber, dass die Erhöhung des Si-Gehaltes
zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands und damit zu einer Erniedrigung der
magnetischen Verluste im Einsatzfall führt. Für eine Reihe von Anwendungen, speziell
für in der Audio-, Video-, Datenverarbeitungs- und Medizintechnik eingesetzte Klein-
und Kleinstmaschinen sowie für Antriebe und für Magnetkerne in elektromagnetischen
Anwendungen, die mit höheren Frequenzen arbeiten, sind daher aus FeSi-Legierungen
mit Si-Gehalten im Bereich von 3,5 Gew.-% bis 7,0 Gew.-% erzeugte Elektrobleche von
besonderem Interesse. Diese höchstsiliziumhaltigen Materialien weisen gegenüber den
anderen weichmagnetischen Materialien, wie amorphe Fe-, FeNi-, FeCo-Basislegierungen,
nanokristalline weichmagnetische Materialien oder weichmagnetische Ferrite, eine hohe
Sättigungsmagnetisierung auf. Diese höhere Sättigungsmagnetisierung ist kombiniert
mit im Vergleich zu konventionellen elektrotechnischen Stählen höheren Werten des
elektrischen Widerstands und damit geringeren magnetischen Verlusten, wodurch eine
Anwendung bei höheren Frequenzen ermöglicht wird.
[0007] FeSi-Werkstoffe mit einem Si-Gehalt von annähernd 6,5 Gew.-% sind auf dem Markt erhältlich.
Die Herstellung dieser Produkte erfolgt auf dem Wege einer chemischen Abscheidung
einer höchstsilizierten FeSi-Schicht auf einem konventionellen Elektroband und einem
anschließenden Diffusionsglühen.
[0008] Auf diese Weise lassen sich zwar die bei konventioneller Produktion von hohe Silizumgehalte
aufweisenden Blechen auftretenden Schwierigkeiten vermeiden. Es sind dazu jedoch zusätzliche
Arbeitsschritte erforderlich, die die Herstellung verkomplizieren und verteuern.
[0009] In der wissenschaftlichen Literatur finden sich zahlreiche Arbeiten, in denen das
Umformverhalten von FeSi-Legierungen mit Si-Gehalten von mehr als 3,2 Gew.-% untersucht
und die Möglichkeiten der Fertigung eines derartigen Stahls auf dem üblichen metallurgischen
Weg betrachtet worden sind. So haben G. Schlatte, W. Pietsch in der Zeitschrift für
Metallkunde, Band 66 (1975) Heft 11, Seite 661 ff., und W. Pepperhoff, W. Pietsch
in Archiv Eisenhüttenwesen 47 (1976), Nr. 11, Seite 685 ff., erwähnt, dass ein Stahl
mit bis zu ca. 6 Gew.-% Silizium noch bei rund 400 °C bis 300 °C umformbar sei (kritische
Temperatur: 300 °C). Unterhalb einer von dem Si-Gehalt abhängigen kritischen Temperatur
stelle sich ein sprödes Verhalten und infolgedessen eine Kaltsprödigkeit ein, die
keine Kaltverformung gestatte. Oberhalb der kritischen Temperatur sei dagegen für
FeSi-Legierungen mit mehr als 4 Gew.-% Silizium eine Umformung möglich, sofern zusätzlich
die jeweils verarbeitete Legierung von Temperaturen unterhalb 700 °C auf eine Temperatur
unterhalb 400 °C gekühlt werde. Auch die in den genannten Fachartikeln festgestellte
Einschränkung der Verformbarkeit auf einen Temperaturbereich oberhalb der kritischen
Temperatur schränkt die Möglichkeiten der Herstellung von höchstsilizierten Elektrostahlprodukten
über den konventionellen Fertigungsweg somit stark ein.
[0010] Von G. Rassmann, P. Klemm ist in Neue Hütte, Heft 7, 8. Jahrgang, 1963, Seite 403
ff. festgestellt worden, dass für Legierungen mit 5 und 6 Gew.-% Si ein Kaltwalzen
bei 220 °C oder 350 °C mit einer Gesamtumformung bis etwa 40 % und ein Weiterwalzen
bei Raumtemperatur realisierbar ist. Vergleichbare Hinweise finden sich im US-Patent
3,099,176. Bei dieser Art des zweistufig bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgenden
Kaltwalzens findet jedoch die Vorgeschichte des Materials bis zum Kaltwalzen keinen
Niederschlag.
[0011] In der Praxis zeigt sich jedoch, dass, wie die oben erwähnten Arbeiten von G. Schlatte
und W. Pietsch bestätigen, ein solches Kaltwalzen in der Realität nicht ohne weiteres
für ein beliebig gefertigtes Warmband verwirklicht werden kann, die Warmbandfertigung
also einen erheblichen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit eines höchste Siliziumgehalte
aufweisenden Warmbandes zu Kaltband hat.
[0012] Neben dem voranstehend erwähnten Stand der Technik ist es aus der EP 0 229 846 B1
bekannt, den beim Warmwalzen erreichten Gesamtumformgrad in Abhängigkeit von der Korngröße
vor dem Finalwalzen (Fertigwarmwalzen) einzustellen. Diesem Verfahrensweg haftet jedoch
der Nachteil an, dass die Korngröße vor dem Finalwalzen von den Bedingungen der Wiedererwärmung
und des Vorwalzens sowie von der jeweiligen chemischen Zusammensetzung abhängig ist.
Infolgedessen lassen sich die vor dem Eintritt in die Fertigwarmwalzstaffel im vorgewalzten
Stahlvorprodukt vorhandenen Korngrößen nicht eindeutig vorgeben. Zudem ist die Messung
von Korngröße in einem in der Praxis kontinuierlich ablaufenden Fertigungsprozess
nicht mit einem technisch und kostenmäßig vertretbaren Aufwand durchführbar.
[0013] In der EP 0 377 734 B1 ist ein Verfahren für FeSi-Legierungen beschrieben worden,
bei dem nach der Wiedererwärmung der Bramme eine Umformung bei Temperaturen von nicht
weniger als 600 °C erfolgt und danach ein Direkteinsatz für ein weiteres Warmwalzen
oder eine erneute Erwärmung auf Temperaturen von nicht weniger als 400 °C mit anschließendem
Warmwalzen durchgeführt wird. Anschließend erfolgt das Kaltwalzen auf Enddicke. Diese
Verfahrensparameter sind nicht spezifisch für höher silizierte Legierungen. In der
Praxis zeigt sich, dass sich bei Anwendung der aus der EP 0 377 734 B1 bekannten Verfahrenschritte
für höchstsilizierte FeSi-Legierungen der erfindungsgemäß verarbeiteten Art keine
befriedigenden Arbeitsergebnisse erreichen lassen.
[0014] Gemäß der EP 0 467 265 A2 lässt sich ein höchstsilizierter FeSi-Stahl kaltwalzen,
indem das Kaltwalzen bei Blechtemperaturen im Bereich von 120 °C bis 350 °C erfolgt.
Allerdings wird dabei nicht angegeben, wie das Warmband erzeugt werden muss, welches
in dieser Weise verarbeitet werden kann. Bei der praktischen Anwendung dieses bekannten
Verfahrens stellt sich daher das Problem, dass, wie die oben erwähnten Fachartikel
und eigene Untersuchungen der Anmelderin belegen, die Verarbeitung von höchstsiliziertem
Elektrostahl gerade nicht unabhängig ist von den während des Warmbandprozessing eingehaltenen
Parameter. So ergaben praktische Versuche, dass es bei konventioneller Herstellweise
von Warmband mit über 3,5 Gew.-% liegenden Si-Gehalten und anschließendem Kaltwalzen
unter den in der EP 0 467 265 A2 angegebenen Bedingungen regelmäßig schon im ersten
Kaltwalzstich zur Rissbildung kam.
[0015] Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand die Aufgabe
der Erfindung darin, ein koslengünstiges und praktikables Herstellungsfahren für kaltgewalztes
Stahlblech oder -band mit Dicken von höchstens 0,70 mm und einem Si-Gehalt von 3,5
Gew.-% und mehr zu schaffen, welches für elektromagnetische Anwendungen geeignet ist.
.
[0016] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
[0017] Bei der Herstellung eines kaltgewalzten Stahlbands oder -blechs für elektromagnetische
Anwendungen werden folgende Schritte durchlaufen :
- Erschmelzen eines (in Gew.-%) C: < 0,01 %, Si: 3,2 - 7 %, Al: < 2 %, Mn: < 1 %, Rest
Eisen und übliche Verunreinigungen enthaltenden Stahls,
- Vergießen des Stahls zu einem Vormaterial, wie einer Bramme, einer Dünnbramme oder
einem Dünnband,
- Durchwärmen des Vormaterials auf eine Temperatur TR > 1000 °C,
- Fertigwarmwalzen des durchwärmten Vormaterials bei einer Warmwalzendtemperatur TF von > 800 °C zu einem Warmband,
- Abkühlen des Warmbands im Anschluss an das Fertigwarmwalzen ausgehend von einer mindestens
750 °C jedoch weniger als 850 °C betragenden Temperatur TC des Warmbands mit einer mindestens 400 °C/min betragenden Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt
auf eine weniger als 300 °C betragende Temperatur,
- Oberflächenbehandeln des abgekühlten Warmbands,
- Kaltwalzen des oberflächenbehandelten Warmbands bei einer höchstens 500 °C betragenden
Temperatur TCR und
- Schlussglühen des erhaltenen kaltgewalzten Stahlbands oder -blechs.
[0018] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ausgehend von einer konventionell
zusammengesetzten, höchste Gehalte an Silizium von 3,2 Gew.-% bis 7 Gew.-% sowie Al-Gehalte
von bis zu 2 Gew.-% enthaltenden Stahllegierung unter Beibehaltung der bei konventioneller
Kaltbanderzeugung angewendeten Arbeitsschritte ein qualitativ hochwertiges, insbesondere
rissfreies Kaltband herstellen lässt, wenn
- die Wiederwärmungstemperatur,
- die Warmwalzendtemperatur,
- die von einer in einem bestimmten Temperaturbereich liegenden Temperatur ausgehende
gezielte rasche Abkühlung des Warmbands nach dem Ende des Fertigwalzens
und
- die Temperatur des Bandes beim Kaltwalzen
in der durch die Erfindung vorgegebenen Weise aufeinander abgestimmt werden.
[0019] Überraschend hat sich gezeigt, dass nur durch Einhaltung der erfindungsgemäßen Kombination
der betreffenden Parameter eine übermäßige Sprödigkeit des verarbeiteten Materials
vermieden werden kann und das Warmband eine für ein ordnungsgemäßes Kaltwalzen ausreichende
Duktilität besitzt, welche für die Herstellung von rissfreiem Elektroblech mit der
gewünschten Enddicke von höchstens 0,70 mm, vorzugsweise höchstens 0,35 mm erforderlich
ist.
[0020] Dabei kommt jedem der betreffenden Parameter eine gleichwertige Bedeutung zu. So
ist festgestellt worden, dass sich in solchen Fällen, in denen die für den Beginn
der Abkühlung angegebene Temperaturspanne über einen Toleranzbereich hinausgehend
über- oder unterschritten worden ist, kein rissfreies Produkt erhalten ließ.
[0021] In Fällen, in denen die Warmwalzendtemperatur mehr als 800 °C, jedoch weniger als
850 °C beträgt, kann die Abkühlung des Warmbandes in unmittelbarem Anschluss an das
Warmwalzen durchgeführt werden. Andernfalls ist mit dem Beginn der raschen Kühlung
zu warten, bis die Temperatur des Warmbands in den durch die Erfindung vorgegebenen
Bereich abgesunken ist, innerhalb dessen die rasche Abkühlung einsetzen soll.
[0022] Selbstverständlich kann das erfindungsgemäß abgekühlte Warmband zu einem geeigneten
Zeitpunkt des Fertigungsablaufs zu einem Coil gehaspelt werden, bevor es der Weiterverarbeitung
zu Kaltband zugeführt wird.
[0023] Selbstverständlich ist es ebenso möglich, den erfindungsgemäßen Fertigungsweg auf
Tafeln zu beschränken.
In Bezug auf den Übergang von der Warmbanderzeugung zur Herstellung des Kaltbandes
kommt dabei der Geschwindigkeit, mit der die rasche Abkühlung des Warmbandes im Anschluss
an das Warmwalzen durchgeführt wird, besondere Bedeutung zu. Erfolgt die Weiterverarbeitung
des Warmbands zu Kaltband in einem Zeitraum, innerhalb dessen es auch bei im Bereich
der erfindungsgemäß einzuhaltenden Untergrenze der Abkühlgeschwindigkeit noch nicht
zur Kaltversprödung kommt, so lässt sich auch bei relativ niedrigen Abkühlgeschwindigkeiten
ein rissfreies kaltgewalztes Stahlprodukt erzeugen. Vergeht jedoch zwischen der Warmbanderzeugung
und dem Kaltwalzen ein längerer Zeitraum, wie beispielsweise viele Tage oder Wochen,
so lässt sich ein in erfindungsgemäßer Weise erzeugtes, rissfreies Stahlband oder
-blech für elektromagnetische Zwecke immer noch dadurch sicher erzeugen, dass die
Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt mindestens 2000 °C/min beträgt.
Durch eine derart hohe Abkühlgeschwindigkeit lassen sich die bei einer längeren Lagerzeit
des Warmbands und einer langsamer erfolgenden Abkühlung zu erwartenden Versprödungseffekte
sicher vermeiden.
[0024] Bevorzugt erfolgt die Wiedererwärmung des Vormaterials bei Temperaturen im Bereich
von 1000 °C bis 1190 °C, um die Bildung von Feyalit sicher zu vermeiden.
[0025] Besonders gute elektromagnetische Eigenschaften des erhaltenen kaltgewalzten Elektroblechs
stellen sich ein, wenn das gegebenenfalls vorgewalzte Vormaterial in maximal sieben
Stichen bei einer Gesamtumformung von mehr als 90 % auf eine Warmbandenddicke des
von höchstens 1,5 mm fertigwarmgewalzt wird. Dem gleichen Zweck dient es, wenn der
Umformgrad beim Kaltwalzen größer 60 % jedoch kleiner als 82 % ist.
[0026] Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass während des Kaltwalzens
die von der Erfindung vorgegebene Obergrenze der Temperatur des verarbeiteten Bandes
im Rahmen der fertigungsbedingt unvermeidbaren Toleranz eingehalten wird. Grundsätzlich
ist daher günstig, wenn das Warmband zu Beginn des Kaltwalzens Raumtemperatur aufweist.
Dabei sollte die in Folge des Eintrags an Verformungsenergie unvermeidbare Wärmeentwicklung
während des Kaltwalzens bevorzugt so geführt werden, dass Temperaturen von ≤ 200 °C
nicht überschritten werden. Soll dennoch unter Berücksichtigung der eingangs erläuterten
Forschungsergebnisse das Kaltwalzen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden,
so sollten diese im Bereich von 200 °C und 500 °C liegen. Die für das Vorerwärmen
des Warmbands vor dem Kaltwalzen vorgesehene Zeit sollte dabei auf weniger als 20
Minuten beschränkt sein, um andernfalls eintretende Gefügeveränderungen zu vermeiden.
Diese ziehen Versprödungserscheinungen nach sich.
[0027] Die Erfindung eignet sich zur Erzeugung von im unteren Bereich der höchstsiliziumhaltigen
Stähle angesiedelten, 4,0 - 5,0 Gew. -% Si enthaltenden Elektrobleche, für die Erzeugung
von im mittleren Bereich der höchstsiliziumhaltigen Stähle angesiedelten, mehr als
5,0 Gew.-% Si enthaltenden Elektrobleche sowie zur Erzeugung von im oberen Bereich
der höchstsiliziumhaltigen Stähle angesiedelten, 6,0 - 6,8 Gew.-% Si enthaltenden
Elektrobleche. Dabei kann insbesondere bei den die höheren Si-Gehalte aufweisenden
Legierungen der Gehalt an A1 auf den Bereich der unvermeidbaren Verunreinigungen beschränkt
sein.
[0028] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
[0029] Zum Nachweis der Wirkung der Erfindung wurden ein Stahl HiSi und ein Stahl LoSi erschmolzen
und zu Brammen vergossen. Die Legierungen der Stähle HiSi und LoSi sind in Tabelle
1 angegeben.
Tabelle 1
Legierung |
Si |
Al |
C |
Mn |
S |
Rest |
LoSi |
4,2 |
0,003 |
0,009 |
0,047 |
0,003 |
Fe, sonstige Verunreinigungen |
HiSi |
6,3 |
0,002 |
0,006 |
0,088 |
0,002 |
Fe, sonstige Verunreinigungen |
Angaben in Gew.-% |
[0030] Die Brammen sind auf eine Wiedererwärmungstemperatur T
R wiedererwärmt, vorgewalzt und in einer sieben Walzgerüste umfassenden Warmwalzstaffel
bei einer Warmwalzendtemperatur T
F zu einem Warmband mit einer Dicke WB
D finalwarmgewalzt worden.
[0031] Nach dem Verlassen der Warmwalzstaffel ist das Warmband mit einer mindestens 400
°C/min betragenden Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt abgekühlt worden, sobald seine Temperatur
T
c im Bereich von 750 °C bis 850 °C lag. Das derart auf Raumtemperatur abgekühlte Warmband
ist anschließend einer mechanischen Vorbehandlung seiner Oberflächen unterzogen und
dann gebeizt worden.
[0032] Um den Einfluss einer Erwärmung des Warmbands vor dem Kaltwalzen nachzuweisen, sind
ein Teil der in der voranstehend beschriebenen Weise erzeugten Warmbänder innerhalb
einer Zeit t
CR auf jeweils eine Temperatur T
CR erwärmt worden.
[0033] Beim Kaltwalzen selbst sind Gesamtumformgrade Δ
KW erzielt worden.
[0034] In Tabelle 2 sind für sechs erfindungsgemäß erzeugte Kaltbänder E1 bis E6 die im
Zuge der Herstellung eingehaltenen Prozessparameter eingetragen.
Tabelle 2
|
E1 |
E2 |
E3 |
E4 |
E5 |
E6 |
Legierung |
HiSi |
HiSi |
HiSi |
LoSi |
LoSi |
LoSi |
TR |
[°C] |
1150 |
1150 |
1150 |
1150 |
1150 |
1150 |
TF |
[°C] |
≈940 |
≈940 |
≈940 |
≈950 |
≈950 |
≈950 |
WBD |
[mm] |
1, 8 |
1,8 |
1,8 |
1,7 |
1, 7 |
1,7 |
TC |
[°C] |
≈780 |
≈780 |
≈780 |
≈820 |
≈820 |
≈820 |
ΔT/Δt |
[°C/min] |
≈2100 |
≈2100 |
≈2100 |
≈2100 |
≈2100 |
≈2100 |
TCR |
[°C] |
RT*) |
300 |
500 |
RT *) |
300 |
500 |
tCR |
[min] |
- |
≈18 |
≈18 |
|
≈14 |
≈18 |
ΔKW |
[%] |
67 |
68 |
68 |
72 |
72 |
72 |
Rissbildung |
NEIN |
NEIN |
NEIN |
NEIN |
NEIN |
NEIN |
[0035] Mit diesen Beispielen ist belegt, dass trotz der hohen Siliziumgehalte beider verarbeiteter
Stahllegierungen HiSi bzw. LoSi rissfreie Elektrobleche erzeugt werden können, solange
die Wiedererwärmungstemperatur, die Warmwalzendtemperatur, die Temperatur, bei der
die Abkühlung beginnt, die Abkühlgeschwindigkeit und die Temperatur beim Warmwalzen
im von der Erfindung vorgegebenen Rahmen bleiben.
[0036] Um dies weiter zu verifizieren, sind aus der Legierung HiSi drei Kaltbänder V1 bis
V3 und aus der Legierung LoSi ein Kaltband V4 unter Anwendung der bei der Erzeugung
der erfindungsgemäßen Proben E1 bis E6 angewendeten Verfahrensschritte, jedoch bei
außerhalb der Vorgaben der Erfindung liegenden Prozessparametern hergestellt worden.
Die betreffenden Parameter sind für die zum Vergleich hergestellten, nicht erfindungsgemäßen
Kaltbänder V1 bis V4 in Tabelle 3 eingetragen.
Tabelle 3
|
|
V1 |
V2 |
V3 |
V4 |
Legierung |
HiSi |
HiSi |
HiSi |
LoSi |
TR |
[°C] |
1150 |
1150 |
1250 |
1250 |
TF |
[°C] |
≈1000 |
≈730 |
≈850 |
≈800 |
WBD |
[mm] |
2,1 |
1,4 |
1,65 |
1,85 |
TC |
[°C] |
≈1000 |
≈650 |
≈800 |
≈800 |
ΔT/Δt |
[°C/min] |
≈2100 |
≈2100 |
≈1 |
≈1 |
TCR |
[°C] |
RT *) |
RT *) |
RT *) |
RT *) |
tCR |
[min] |
- |
- |
- |
- |
ΔKW |
[%] |
**) |
**) |
**) |
**) |
Rissbildung |
JA |
JA |
JA |
JA |
*) RT = Raumtemperatur |
**) Abbruch des Kaltwalzens wg. Rissbildung im ersten Stich |
[0037] Es zeigte sich, dass schon eine Abweichung bei nur einem Verfahrensparameter dazu
führt, dass kein rissfreies Kaltband mehr erzeugt werden kann. So führt bei der Vergleichsprobe
V1 schon die zu hohe Temperatur T
c, von der ausgehend die rasche Abkühlung erfolgte, bei im übrigen mit der erfindungsgemäßen
Probe E1 im wesentlichen übereinstimmenden, innerhalb der Erfindung liegenden Parametern
zur Rissbildung. Denselben Effekt hatten die zu niedrige Temperatur T
c bei der Vergleichsprobe V2 und die zu niedrige Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt bei den
Vergleichsproben V3, V4.
1. Verfahren zum Herstellen eines kaltgewalzten Stahlbands oder -blechs für elektromagnetische
Anwendungen, bei dem folgende Schritte durchlaufen werden:
- Erschmelzen eines (in Gew.-%)
C: < 0,01 %,
Si: 3,2 - 7 %,
Al: < 2 %,
Mn: ≤ 1 %,
Rest Eisen und übliche Verunreinigungen enthaltenden Stahls,
- Vergießen des Stahls zu einem Vormaterial, wie Brammen, Dünnbrammen oder Dünnband,
- Durchwärmen des Vormaterials auf eine Temperatur
TR > 1000 °C,
- Fertigwarmwalzen des durchwärmten Vormaterials bei einer Warmwalzendtemperatur TF von > 800 °C zu einem Warmband,
- Abkühlen des Warmbands im Anschluss an das Fertigwärmwalzen ausgehend von einer
mindestens 750 °C jedoch weniger als 850 °C betragenden Temperatur Tc des Warmbands mit einer mindestens 400 °C/min betragenden Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt
auf eine weniger als 300 °C betragende Temperatur,
- Oberflächenbehandeln des abgekühlten Warmbands,
- Kaltwalzen des oberflächenbehandelten Warmbands bei einer höchstens 500 °C betragenden
Temperatur TCR und
- Schlussglühen des erhaltenen kaltgewalzten Stahlbands oder -blechs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit ΔT/Δt ≥ 2000 °C/min ist.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedererwärmung des Vormaterials bei Temperaturen im Bereich von 1000 °C bis
1190 °C erfolgt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormaterial in maximal sieben Stichen bei einer Gesamtumformung von mehr als
90 % auf eine Dicke des Warmbands von höchstens 1,5 mm fertigwarmgewalzt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformgrad beim Kaltwalzen größer 60 % jedoch kleiner als 82 % ist.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene kaltgewalzte Stahlband oder -blech eine Dicke von höchstens 0,35 mm
aufweist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmband zu Beginn des Kaltwalzens Raumtemperatur aufweist.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen bei Temperaturen durchgeführt wird, welche ≤ 200 °C betragen.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmband vor dem Kaltwalzen innerhalb eines Zeitraums von weniger als 20 Minuten
auf eine 200 °C bis 500 °C betragende Temperatur erwärmt und bei in diesem Temperaturbereich
liegenden Temperaturen kaltgewalzt wird.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlussglühung in einer entkohlenden Atmosphäre erfolgt.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlussglühung in einer nichtentkohlenden Atmosphäre erfolgt.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl 4,0 - 5,0 Gew.-% Si enthält.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl >5,0 - 6,8 Gew.-% Si enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl 6,0 - 6,8 Gew.-% Si enthält.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Al auf den Bereich der unvermeidbaren Verunreinigungen beschränkt ist.
16. Verfahren nach einem der.voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung ein mechanisches Entzundern und / oder ein Beizen umfasst.
1. Method for the manufacture of a cold-rolled steel strip or sheet for electromagnetic
applications, during which the following steps are run through:
- Smelting of a steel containing (in % by weight):
C: < 0.01 %
Si: 3.2 - 7 %
A1: < 2 %
Mn: ≤ 1 %,
the remainder being iron and usual impurities,
- Casting of the steel to form a base material, such as slabs, thin slabs, or thin
strip,
- Heating through the base material to a temperature TR of > 1000 °C
- Heating the base material through at a hot-rolling final temperature TF of > 800 °C to form a hot strip,
- Cooling the hot strip following the finish hot-rolling, starting from a temperature
Tc of 750 °C as a minimum but less than 850 °C of the hot strip, at a cooling speed
ΔT/Δt of at least 400 °C/min, to a temperature of less than 300 °C,
- Surface treatment of the cooled hot strip,
- Cold-rolling of the surface-treated hot strip at a temperature TCR amounting to a maximum of 500 °C, and
- Final annealing of the cold-rolled steel strip or sheet obtained.
2. Method according to Claim 1, characterised in that the cooling speed ΔT/Δt is ≥ 2000 °C/min.
3. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the reheating of the base material takes place at temperatures in the range from
1000 °C to 1190 °C.
4. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the base material is finish hot-rolled in a maximum of seven passes at a total deformation
rate of more than 90 % to a thickness of the hot strip of maximum 1.5 mm.
5. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the degree of deformation during cold-rolling is greater than 60 % but less than
82 %.
6. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the cold-rolled steel strip or sheet obtained has a thickness of maximum 0.35 mm.
7. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the hot strip has room temperature at the beginning of the cold-rolling.
8. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the cold-rolling is carried out at temperatures of ≤ 200 °C.
9. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the hot strip is heated before the cold-rolling, within a period of less than 20
minutes, to a temperature from 200 °C to 500 °C, and is cold-rolled at temperatures
lying within this range.
10. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the final annealing takes place in a decarburizing atmosphere.
11. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the final annealing takes place in a non-decarburizing atmosphere.
12. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the steel contains 4.0 - 5.0 by weight Si.
13. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the steel contains > 5.0 - 6.8 by weight Si.
14. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the steel contains 6.0 - 6.8 by weight Si.
15. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the content of Al is restricted to the range of unavoidable impurities.
16. Method according to any one of the foregoing claims, characterised in that the surface treatment comprises a mechanical descaling and/or pickling.
1. Procédé de préparation d'une bande ou tôle en acier laminée à froid pour des utilisations
électromagnétiques, dans lequel on réalise les étapes suivantes :
- élaboration d'un acier contenant (en % en poids)
C < 0,01%,
Si 3,2-7%,
Al < 2%,
Mn ≤ 1%,
le reste étant du fer et les impuretés usuelles ;
- coulée de l'acier en un matériau de départ, comme des brames, des brames fins ou
une bande fine,
- chauffage du matériau de départ à une température TR > 1000°C,
- laminage à chaud de finition du matériau de départ chauffé à une température du
cylindre chaud TF < 800°C en une bande chaude,
- refroidissement de la bande chaude à la sortie du laminage à chaud de finition,
en partant d'une température Tc s'élevant à au moins 750°C mais inférieure à 850°C, de la bande chaude, avec une
vitesse de refroidissement ΔT/Δt s'élevant à au moins 400°C/minute jusqu'à une température
s'élevant à moins de 300°C,
- traitement de surface de la bande chaude refroidie,
- laminage à froid de la bande chaude traitée en surface à une température TCR s'élevant à maximum 500°C et
- recuit final de la bande ou tôle en acier, laminée à froid, obtenue.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de refroidissement ΔT/Δt est ≥ 2000°C/minute.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réchauffage du matériau de départ est réalisé à une température située dans l'intervalle
allant de 1000°C à 1190°C.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau de départ est laminé à chaud pour finition en maximum sept passes pour
une transformation totale de plus de 90%, jusqu'à une épaisseur de la bande chaude
de maximum 1,5 mm.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux de transformation lors du laminage à froid est supérieur à 60%, mais inférieur
à 82%.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande ou tôle en acier laminée à froid, obtenue présente une épaisseur de 0,35
mm maximum.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande chaude présente, au début du laminage à froid, une température ambiante.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le laminage à froid est réalisé à des températures qui s'élèvent à ≤ 200°C.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande chaude est chauffée, avant le laminage à froid, en une période de moins
de 20 minutes, jusqu'à une température s'élevant de 200°C à 500°C et est laminée à
froid à une température située dans cet intervalle de température.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le recuit final est réalisé dans une atmosphère décarburée.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le recuit final est réalisé dans une atmosphère non décarburée.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acier contient 4,0-5,0% en poids de Si.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acier contient >5,0-6,8% en poids de Si.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'acier contient 6,0-6,8% en poids de Si.
15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en Al est limité à la zone des impuretés inévitables.
16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement de surface comprend un décapage mécanique et/ou une attaque chimique.