DE102019217491A1 - Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Si-legierten Elektrobandes mit einer Kaltbanddicke dkb < 1 mm aus einem Stahlvorprodukt - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Elektrobandes mit einer Kaltbanddicke dkb< 1 mm aus einem Stahlvorprodukt.
Description
- Gebiet:
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Elektrobandes mit einer Kaltbanddicke dkb < 1 mm aus einem Stahlvorprodukt.
- Stand der Technik:
- Für die Herstellung von Bändern aus Si-legiertem Stahl mit einer Dicke dkb < 1 mm sind unterschiedlichen Verfahrensrouten bekannt. Typischerweise wird eine Bramme oder Dünnbramme in einem mehrstufigen Warmwalzprozess zu einem Warmband gewalzt. Anschließend wird das Warmband kontinuierlich oder diskontinuierlich vor einem ersten Anstich in einem Kaltwalzwerk geglüht. Im Kaltwalzwerk wird das Warmband ebenfalls in einem mehrstufigen Walzprozess zu einem Kaltband gewalzt und anschließend erneut einer Glühung unterzogen. Prozessparameter für derartige Verfahren sind beispielsweise in der
DE 199 18 484 A1 oderWO 2016/063 118 A1 - Elektrobänder erreichen optimale magnetische Eigenschaften, wenn der Umformgrad im Kaltwalzwerk 85 % nicht übersteigt. Weiterhin wird die Kaltumformbarkeit dieser Werkstoffgruppe durch ihr sprödes Verhalten begrenzt. Aus physikalischen Gründen muss das fertige Elektroband eine besonders geringe Banddicke aufweisen, welche typischerweise < 0,30 mm beträgt. Daher besteht die Aufgabe für die Herstellung besonders dünner Kaltbänder (dkb < 0,25 mm) dünne Warmbänder (dwb < 1,80 mm) als Ausgangsmaterial bereitzustellen.
- Beim Warmwalzen dieser dünnen Warmbänder aus einer Bramme oder Dünnbramme in einem Warmwalzwerk fällt die Endwalztemperatur TEW üblicherweise unter TEW = 900°C, was in der Folge zu einer inhomogenen Gefügestruktur über den Querschnitt des Warmbandes führt. Die Bandoberfläche weist nach dem Erkalten starke Anteile nicht feinkörniger, rekristallisierter Gefügestrukturen auf und der Kern dagegen ist von einer stark grobkörnigen und zeiligen Gefügestruktur gekennzeichnet. Solche inhomogenen Gefüge lassen sich nur schwer kaltwalzen. Die Inhomogenität des Warmbandes vererbt sich ebenso auf das Endgefüge im fertig geglühten Kaltband und schränkt die Erreichbarkeit optimaler magnetischer Kennwerte ein.
- Bei einer herkömmlichen Warmwalzweise wird versucht, durch Anhebung der Endwalztemperatur, Walzbedingungen einzustellen, bei denen diese inhomogen Gefügestruktur weniger ausgeprägt ist. Dies wird üblicherweise dadurch erreicht, dass die Walzgeschwindigkeiten im Warmwalzprozess erhöht oder die Brammentemperatur vor dem ersten Anstich im Warmwalzgerüst erhöht werden.
- Bei zu hohen Endwalzgeschwindigkeiten können aber instabile Verhältnisse in der Warmwalzstraße entstehen, die negative Auswirkungen auf die Bandqualität haben können. Hohe Anstichtemperaturen benötigen entsprechend mehr Energie im Vorwärmofen und / oder können durch vermehrte Zunderbildung die Oberfläche der Bramme schädigen bzw. das mengenmäßige Ausbringen verschlechtern.
- Um die Nachteile in den bekannten Produktionsprozessen zu vermeiden, müssen die dünnen Warmbänder mit TEW < 900°C mit einer inhomogenen Gefügestruktur geglüht werden. Diese Warmbandglühung ist unabhängig von der beim Warmwalzen gewählten Endwalztemperatur.
- Aufgabe der Erfindung:
- Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Elektrobandes mit einer Kaltbanddicke dkb < 1 mm aus einem Stahlvorprodukt über eine optimierte Kombination aus Endwalztemperatur im Warmwalzwerk und Warmbandglühung bereitzustellen.
- Erfindung:
- Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Die Warmbanddicke dWb eines Warmbandes vor dem Kaltwalzen beträgt dWb< 1,80 mm und die Endwalztemperatur TEW bei dem Warmwalzen des Warmbandes wird auf TEW ≤ 900°C eingestellt. Vor dem Kaltwalzen erfolgt eine kontinuierliche Warmbandglühung in einem Ofen, aufweisend eine Schnellaufheizvorrichtung. Dabei wird das Warmband in dem Ofen mit der Schnellaufheizvorrichtung innerhalb von maximal 5 Sekunden auf eine Bandtemperatur von mindestens 700°C gebracht und anschließend mindestens 30 s bei einer Temperatur von 900°C - 950°C gehalten.
- Durch die deutlich geringere Endwalztemperatur im Warmwalzprozess gegenüber dem Stand der Technik kann mit Walzgeschwindigkeiten im stabilen Produktionsbereich einer Walzstraße ein Warmband mit dWb < 1,80 mm und geringen Unterschieden in der Gefügestruktur gewalzt werden. Durch die anschließende kontinuierliche Warmbandglühung und die in dem Ofen angebrachte Schnellaufheizeinrichtung können die für die Produktion des Kaltbandes notwendigen Eigenschaften des dünnen Warmbandes optimal eingestellt werden.
- Gemäß dem Unteranspruch 2 ist es bevorzugt, wenn die Endwalztemperatur des Warmwalzens auf TEW ≤ 750°C eingestellt wird. Dadurch kann die Vorwärmtemperatur einer eingesetzten Bramme weiter abgesenkt werden und neben einer weiteren Optimierung der Gefügestruktur auch die Warmbandoberfläche verbessert werden.
- Weiterhin ist es gemäß dem Unteranspruch 3 vorteilhaft, wenn das geglühte Warmband gebeizt wird. Dadurch wird die Qualität der Warmbandoberfläche und der daraus entstehenden Kaltbandoberfläche verbessert.
- Beispielsweise wird in einer mehrgerüstigen Warmwalzstraße mit einer erlaubten Walzgeschwindigkeit von maximal 11 m/s eine Bramme mit einer Dicke von 60 mm mit den folgenden Parametern zu einem dünnen Warmband gewalzt:
- 1. Eine Brammentemperatur vor Anstich im ersten Warmwalzgerüst von TBr = 1150°C ergibt eine Endwalztemperatur TEW = 750°C bei einer Warmbanddicke dwb = 1,2 mm und einer Endwalzgeschwindigkeit Vew = 5,8 m/s bis Vew = 8,8 m/s.
- 2. Eine Brammentemperatur vor Anstich im ersten Warmwalzgerüst von TBr = 1050°C ergibt eine Endwalztemperatur TEW = 750°C bei einer Warmbanddicke dwb = 1,2 mm und einer Endwalzgeschwindigkeit Vew = 6,0 m/s bis Vew = 9,0 m/s.
- 3. Eine Brammentemperatur vor Anstich im ersten Warmwalzgerüst von TBr = 1050°C ergibt eine Endwalztemperatur TEW = 790°C bei einer Warmbanddicke dwb = 1,2 mm Endwalzgeschwindigkeitsunabhängig.
- Die beispielhaften Warmbänder 1. bis 3. werden in einem darauffolgenden Herstellungsprozess gemäß dem Stand der Technik zu Elektrobändern mit einer Dicke von dkb = 0,20 mm verarbeitet. Die derart hergestellten Elektrobänder weisen die notwendigen Eigenschaften gemäß entsprechender internationaler Standards.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 19918484 A1 [0002]
- WO 2016/063118 A1 [0002]
Claims (3)
- Verfahren zur Herstellung eines kaltgewalzten Elektrobandes mit einer Kaltbanddicke dkb < 1 mm aus einem Stahlvorprodukt aufweisend die Legierungsbestandteile (in Gew.-%): - Si ≥ 1,8 % - Al ≥ 0,5 % - C ≤ 50 ppm - N ≤ 40 ppm - S ≤ 30 ppm - Mn 0,060 % bis 0,500 % - Summe aus den Legierungsbestandteilen Si und Al ≤ 4,6 % - eines oder mehrere der Elemente Cu, Ni, Mo, Cr, Sn, Sb mit jeweils < 0,100 %, - sowie Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen, gekennzeichnet durch mindestens einen Warmwalzschritt und mindestens einen Kaltwalzschritt wobei - ein Warmwalzen des Stahlvorproduktes zu einem Warmband erfolgt, und die Warmbanddicke das 8-fache der gewünschten Kaltbanddicke nicht übersteigt; - ein Erwärmen des Stahlvorproduktes auf maximal TBr= 1200°C vor einem Anstich im Walzgerüst während des Warmwalzens begrenzt wird; - das Warmband vor dem Kaltwalzen einer kontinuierlichen Warmbandglühung unterzogen wird; - das Warmband bei der kontinuierlichen Warmbandglühung bis auf eine Zieltemperatur von 900°C - 1.000°C erwärmt wird; dadurch gekennzeichnet, dass - die Warmbanddicke vor dem Kaltwalzen dWb < 1,80 mm ist; - die Endwalztemperatur des Warmwalzens auf TEW ≤ 800°C eingestellt wird; - die kontinuierliche Warmbandglühung in einem Ofen, aufweisend eine Schnellaufheizvorrichtung, erfolgt; - das Warmband in dem Ofen mit Schnellaufheizvorrichtung innerhalb von maximal 5 Sekunden auf eine Bandtemperatur von mindestens 700°C gebracht wird; - das Warmband bei der kontinuierlichen Warmbandglühung mindestens 30 s bei einer Temperatur von 900°C - 1.000°C gehalten wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endwalztemperatur des Warmwalzens auf TEW ≤ 750°C eingestellt wird. - Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das geglühte Warmband gebeizt wird.
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