DE68908345T2 - Verfahren zur herstellung nichtorientierter elektrofeinbleche. - Google Patents
Verfahren zur herstellung nichtorientierter elektrofeinbleche.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung nichtorientierter Elektrostahlbleche.
- Als wichtige Faktoren, die die magnetischen Eigenschaften von Elektrostahlblechen beherrschen, sind die Größen und Verteilungsbedingungen von in den Stählen ausgefälltem AlN und MnS aufgegriffen worden. Dies hat seinen Grund darin, daß diese Ausfällungen selbst zu Hindernissen für die Bewegungen der Wände magnetischer Bezirke werden und nicht nur die magnetische Flußdichte unter einem niedrigen magnetischen Feld verschlechtern, sondern auch den Eisenverlust, und zusätzlich das Kornwachstum während eines Rekristallisationsglühens behindern, und das dadurch unvollständige Kornwachstum der Ferritkörner einen schlechten Einfluß auf die Entwicklung des für die magnetischen Eigenschaften bevorzugten Rekristallisationsgefüges hat.
- Es ist bekannt, daß gröbere Ausfällungen für die Bewegungen der Wände der magnetischen Bezirke während der Magnetisierung vorzuziehen sind. Auf einem solchen Hintergrund basierend ist ein Stand der Technik beschrieben worden, der versucht bei den Prozessen zur Herstellung von Elektrostahlblechen die Ausfällung und Vergröberung von AlN oder MnS vor dem Rekristallisationsglühen herbeizuführen. Beispielsweise die Japanische offengelegte Patentbeschreibung 38 814/74 hemmt die Auflösung des groben AlN während des Durchwärmens einer Bramme durch Erniedrigen der Durchwärmungstemperatur derselben; die Japanische offengelegte Patentbeschreibung 22 931/81 erniedrigt die Beträge von S und O, welche als nichtmetallische Einschlüße ausfallen; die Japanische offengelegte Patentbeschreibung 8 409/80 kontrolliert die Bildung von Sulfiden durch Hinzufügen von Ca oder REM; die gleichen 108 318/77, 41 219/79 und 123 825/83 vergröbern AlN durch kurzes Durchwärmen in der Bramme vor dem Heißwalzen; und die gleiche 76 422/79 macht Gebrauch von einem Selbstausheilungseffekt durch Wickeln bei überhoher Temperatur nach dem Warmwalzen zum Vergröbern von AlN und Beschleunigen des Wachstums des Ferritkorns.
- Unter dem Gesichtspunkt der Einsparung von Energie bei dem Prozess ist es vorteilhaft bei der Durchführung des Warmwalzens ein direktes Warmwalzen ausgehend von dem kontinuierlichen Gießen der Bramme durchzuführen. Wenn man jedoch von diesem Prozess abhängig ist, tritt ein Problem dergestalt auf, daß die groben Ausfällungen von AlN und MnS unzureichend werden und zur Lösung dieses Problems wird die Bramme vor dem Warmwalzen einem kurzen Durchwärmen unterzogen.
- Obwohl die Durchwärmungszeit kurz ist, kann ein solcher Prozess, bei dem die Bramme einmal in den Heiz- und Durchwärmungsofen überführt wird, jedoch nicht in den Genuß der durch das direkte Warmwalzen hervorgebrachten Energieeinsparung kommen, und was weiterhin die Ausfällung von AlN betrifft, so wird die Ausfällung an der Innenseite und der Außenseite der Bramme uneinheitlich sein, wenn die Durchwärmungszeit kurz ist.
- In Anbetracht dieser Probleme beim Stande der Technik wird bei der Erfindung die Bramme ohne kurzes Durchwärmen direkt zum Warmwalzen gebracht, wodurch andere Ausfällungen als AlN unvermeidlich die Ausfällung von AlN hemmen und eine zeitliche Verzögerung auftritt zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen, was bei einer Temperatur von nicht mehr als Ar&sub3; durchgeführt wird, so daß ausfallende Kerne von AlN in effektiver Weise in den Stahl eingebracht werden und eine einheitliche und grobe AlN-Ausfällung durch Wickeln bei einer Temperatur von höher als 700ºC hervorgerufen wird, wodurch es ermöglicht wird, für ein gleichförmiges und zufriedenstellendes Ferritkornwachstum während des Rekristallisationsglühens zu sorgen.
- Das heißt, die Erfindung beinhaltet ein Vorwalzen einer Bramme unmittelbar nach dem kontinuierlichen Gießen derselben auf eine Dicke von mehr als 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 10% ohne kurzes Durchwärmen in einem speziellen Temperaturbereich, wobei die Bramme nicht mehr als 0,005 Gew.-% C, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Mn, 0,01 bis 0,15 Gew.-% P und nicht mehr als 0,005 Gew.-% S enthält; Vorsehen eines Zeitintervalls von mehr als 30 Sekunden in einem Temperaturbereich, wo die Oberfläche des vorgewalzten Stranges höher als 950º C ist bis zu einem folgenden Schlußwalzen; Durchführung eines Schlußwalzens bei weniger als Ar&sub3; und einem Reduktionsverhältnis von mehr als 25% und Wickeln bei einer Temperatur von höher als 700º C.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 definiert.
- Figur 1 zeigt die Einflüsse des Vorwalzreduktionsverhältnisses auf die Größe der ausfallenden Kerne; Figur 2 zeigt die Einflüsse der Wartezeit des vorgewalzten Stranges auf die Größen der aus fallenden Kerne von AlN in dem warmgewalzten Band; und Figur 3 zeigt die Einflüsse des Reduktionsverhältnisses bei weniger als Ar&sub3; während des Schlußwalzens auf die Größen der ausfallenden Kerne von AlN in dem warmgewalzten Band.
- Bei der Erfindung wird das Vorwalzen der Bramme unmittelbar nach dem kontinuierlichen Gießen derselben auf eine Dicke von mehr als 20 mm bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 10% durchgeführt, ohne kurzes Durchwärmen in einem spezifizierten Temperaturbereich, wobei die Bramme nicht mehr als 0,005 Gew.-% C, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Mn, 0,01 bis 0,15 Gew.-% P und nicht mehr als 0,005 Gew.-% S enthält, und nachfolgend das Schlußwalzen nach dem spezifizierten Zeitintervall (das im folgenden als "Wartezeit" bezeichnet wird) durchgeführt wird.
- Die aus fallenden Kerne von AlN werden während der Wartezeit in den Stahl eingeführt, so daß sie schnell für eine gleichförmige und grobe AlN-Ausfällung nach dem Walzen sorgen.
- Elektrostahlbleche niedriger und mittlerer Qualitäten haben niedrige Gehalte an Si und Al, und eine feines Gefüge durch γ-α-Transformation und feine Ausfällung von AlN führen zu schlechten Einflüssen auf die magnetischen Eigenschaften im niedrigen magnetischen Feld und dem Eisenverlust. Vor allem aber, wenn das direkte Warmwalzen zum Zwecke der Energieeinsparung durchgeführt wird, ist es schwierig das AlN in der Bramme zu vergröbern und noch schwieriger die magnetischen Eigenschaften zu verbessern. Gegen solche Probleme sieht die vorliegende Erfindung die oben genannte Wartezeit nach dem Vorwalzen vor, die eine spannungsinduzierte Ausfällung von AlN in der Phase zum Ziel hat.
- Das oben beschriebene Vorwalzen beschleunigt den Eintritt der gleichförmigen Verteilung der aus fallenden AlN Kerne in einer kurzen Zeitdauer durch das Auftreten der Spannung und eine Zerstörung des verfestigten Gefüges, wofür das Reduktionsverhältnis mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20% sein sollte.
- Figur 1 führt Beispiele auf von 0,1% Si-Stahl und 1% Si-Stahl (Stähle 1 und 5 in Tabelle 1) zur Untersuchung der Einflüsse des Reduktionsverhältnisses auf die mittleren Größen der ausfallenden Kerne von AlN in der Bramme, wobei eine Probe von 8,0 mm φ x 12 mm l für zwanzig Minuten im Vakuum auf die Temperatur gebracht wurde, durch die AlN vollständig geschmolzen wurde, und bei einer Temperatur von 1050ºC auf 0 bis 87% gerollt wurde und mittels Gas schnell gekühlt wurde, und es wurden die Größen der ausfallenden Kerne von in dem Stahl ausgefallenem AlN gemessen, woraus ersichtlich war, daß bei einem Reduktionsverhältnis von weniger als 10% die feine Ausfällung von AlN in der Bramme ein Problem war.
- Wenn der vorgewalzte Strang eine zu dünne Abmessung hat, schreitet das Kühlen schnell fort mit einer unzureichenden Kernbildung von AlN während der Wartezeitdauer und es ist nicht nur schwierig eine geeignete Ausfällung herbeizuführen, sondern auch die Temperatur für das Schlußwalzen sicherzustellen. Daher sollte die Dicke des vorgewalzten Stranges als untere Grenze 20 mm, vorzugsweise 30 mm sein.
- Während des Wartens bis zum Schlußwalzen nach dem Vorwalzen wird die Oberflächentemperatur des vorgewalzten Stranges auf mehr als 950ºC gehalten zu dem Zweck die Temperatur des Schlußwalzens sicherzustellen und in nützlicher Weise die Kernbildung der Ausfällungskerne von AlN an seiner Ausfällungsnase zu beschleunigen.
- Die Wartezeit wird auf mehr als 30 Sekunden festgelegt. Figur 2 nimmt die Beispiele von 0,1 und 1% Silizium- Stählen (Stähle Nr. 1 und 5 in Tabelle 1) auf und zeigt die Einflüsse der Wartezeit (Zeit von der Beendigung des Vorwalzens bis zum Beginn des Schlußwalzens) nach dem Vorwalzen auf die Größen der ausfallenden Kerne von AlN in dem warmgewalzten Band. Es ist ersichtlich, daß eine Wartezeit von mehr als 40 Sekunden, vorzugsweise 60 Sekunden für die vollständige Ausbildung der Ausfällungskerne sichergestellt sein sollte. Andererseits, wenn die Wartezeit zu lang genommen wird, wird die Oberflächentemperatur des vorgewalzten Stranges niedriger als 950ºC und es ist schwierig, die Schlußwalztemperatur und die Wickeltemperatur von mehr als 700ºC sicherzustellen. Daher sollte die Wartezeit so festgelegt sein, daß sie die Anfangstemperatur des Schlußwalzens nicht unter 950ºC erniedrigt, entsprechend der Endtemperatur des Vorwalzens und der Dicke des vorgewalzten Stranges.
- Die Wartezeit hierbei bezeichnet eine Zeit von der Beendigung des Vorwalzens bis zur Anfangstemperatur des Schlußwalzens einschließlich der normalen Laufzeit des Streifens und einer Verzögerungszeit (einer beabsichtigten Wartezeit). Es wird angenommen, daß es normalerweise notwendig ist eine Verzögerungszeit für die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu haben, aber wenn die Laufzeit zwischen den Walzungen die obige Wartezeit erfüllt, ist die Verzögerungszeit nicht notwendig.
- Weiterhin ist es möglich die Kanten des vorgewalzten Stranges zum Kompensieren der dortigen Temperatur in der Wartezeit aufzuheizen, wodurch die Erfindung in effektiver Weise durchgeführt werden kann
- Beim Schlußwalzen ist das Reduktionsverhältnis bei weniger als Ar&sub3; mehr als 25%, vorzugsweise mehr als 30% in Anbetracht der Einführung der Kerne eines Goss-Gefüges, das Auslösung und Erhöhung der Spannung der ausfallenden Kerne von AlN zum Ziel hat, sowie die Vereinheitlichung der Ferritstruktur und die Verbesserung der magnetischen Flußdichte. Figur 3 nimmt Beispiele von 0,1% Si-Stahl und 1% Si-Stahl auf, um die Einflüsse des Reduktionsverhältnisses bei weniger als Ar&sub3; beim Schlußwalzen auf die mittleren Größen der ausfallenden Kerne von AlN in dem warmgewalzten Band zu untersuchen, woraus ersichtlich ist, daß ein Reduktionsverhältnis von mehr als 25% (vorzugsweise mehr als 30%) zur vollständigen Ausbildung der Ausfällungskerne von AlN sichergestellt sein sollte.
- Bei der Erfindung wird das in dem vorstehenden Prozess ausgefällte AlN effektiv und schnell vergröbert, wofür ein Wickeln bei einer Temperatur von mehr als 700ºC nach dem Schlußwalzen vorgenommen wird.
- Das so hergestellte warmgewalzte Band wird normalerweise einem einmaligen Kaltwalzen oder einem zwei- oder mehr als zweimaligen Kaltwalzen mit dazwischengeschaltetem Glühen unterzogen und schlußgeglüht.
- Als nächstes soll Bezug genommen werden auf die Gründe für die Grenzen bei der Stahlzusammensetzung.
- C ist auf nicht mehr als 0,005 Gew.-% bei der Herstellung der Stahlbrammen eingestellt, um das Ferritkornwachstum durch Erniedrigung von C während der Wärmebehandlung des warmgewalzten Bandes sicherzustellen und eine Vergröberung von AlN über eine Verminderung der Löslichkeitsgrenze des gelösten AlN einhergehend mit einer Stabilisierung der Ferritphasen sicherzustellen.
- Si hat eine untere Grenze von 0,1 Gew.-% und eine obere Grenze von 1,5 Gew.-% um den für Elektrostahlbleche geringer und mittlerer Qualitäten benötigten Wert der magnetischen Flußdichte zu erhalten, und weil die vorliegende Erfindung Stahlsorten mit einer γ-α-Transformation zum Ziel hat, und zum Erniedrigen des Eisenverlustwertes, der bei Elektrostahlblechen unerläßlich ist.
- S ist in seiner oberen Grenze zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften durch Verminderung der Absolutmenge von MnS bestimmt. Durch Einstellen auf nicht mehr als 0,005 Gew.-% können abträgliche Einflüsse von MnS beim direkten Warmwalzen auf eine vernachlässigbare Größe gebracht werden.
- Al von nicht mehr als 0,001 Gew.-% führt zu keiner Ausfällung von AlN, so daß die Effekte der Erfindung voll entfaltet werden können. Daher ist die obere Grenze 0,001 Gew.-% mit der Ausnahme, daß es absichtlich zugefügt wird. Wenn aber eine Bramme durch einen kontinuierlichen Gußprozess hergestellt wird, sollte es in der notwendigen Menge zugefügt werden, die darauf abzielt, den Sauerstoffgehalt in dem Stahl abzusenken und den Stickstoff nach dem Schlußglühen zu binden, und in diesem Falle ist seine Menge 0,005 bis 0,5 Gew.-%. Beim absichtlichen Zufügen von Al und wenn es weniger als 0,005 Gew.-% ist, ist es schwierig das AlN in befriedigender Weise zu vergröbern, obwohl man sich auf die vorliegende Erfindung verläßt. Die obere Grenze wird auf 0,5 Gew.-% bestimmt, um den Wert der für Materialien geringer und mittlerer Qualität erforderlichen magnetischen Flußdichte zu erhalten.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich eine Ausfällung und Vergröberung von AlN bei dem Warmwalzvorgang und ein Ferritkornwachstum in zufriedenstellender Weise zu sichern, wobei ein direktes Warmwalzen durchgeführt wird. Daher ist es möglich nichtorientiertes Elektrostahlblech mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften ökonomisch herzustellen und dabei vollständig in den Genuß des direkten Warmwalzens zu kommen.
- Die kontinuierlich gegossenen Brammen (Stähle 1, 2, 4, 6 und 7) mit den chemischen Zusammensetzungen von Tabelle 1 wurden einem Warmwalzen - Glühen - Beizen - Kaltwalzen - kontinuierlichem Schlußwalzen unterzogen, um nichtorientierte Elektrostahlbleche zu erhalten. Die magnetischen Eigenschaften der hergestellten Elektrostahlbleche und die Eigenschaften der warmgewalzten Bänder sind zusammen mit den Warmwalzbedingungen in Tabelle 2 dargestellt. TABELLE 1 Stahlsorte Bem. Erf.S.: erfindungsgemäßer Stahl Vergl.S.: Vergleichsstahl TABELLE 2 Warmwalzbedingungen
- Bem. Erf. P: Erfindungsgemäßer Prozess
- Vergl. P: Vergleichsprozess
- A: Prozesse
- B: Reduktionsverhältnis der Bramme
- C: Dicke des vorgewalzten Stranges
- D: Wartezeit
- E: Anfangstemperatur des Schlußwalzens
- F: Reduktionsverhältnis bei weniger als Ar&sub3;
- G: Wickeltemperatur
- H: AlN-Größen in warmgewalzten Bändern
- I: Magnetische Eigenschaften nach Glühen
- Die kontinuierlich gegossenen Brammen (Stähle 1, 3 und 5) mit den chemischen Zusammensetzungen von Tabelle 1 wurden einem Warmwalzen - Glühen - Beizen - Kaltwalzen - kontinuierlichen Schlußglühen unterzogen, um nichtorientierte Elektrostahlbleche zu erhalten. Die magnetischen Eigenschaften der hergestellten Elektrostahlbleche und die Eigenschaften der warmgewalzten Bänder sind zusammen mit den Warmwalzbedingungen in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3 Warmwalzbedingungen magn.Eigensch. nach d. Glüh. AlN -Gr. im warmgewalzten Band (um) Process Brammen-Reductions-Verh. (%) Wartezeit
- Bem. Brammendicke: 40 mm t (dieser Meßprozess)
- Reduktion bei weniger als Ar&sub3;
- Wickeltemperatur:No. 1 (700ºC), Nos. 3, 5 (750ºC)
- Anfangstemperatur des Schlußwalzens: 1080 - 1000ºC
- Die vorliegende Erfindung wird für die Herstellung von nichtorientierten Elektrostahlblechen angewandt.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von nichtorientierten
Elektrostahlblechen, enthaltend ein Vorwalzen einer Bramme
unmittelbar nach dem kontinuierlichen Giessen derselben auf
eine Dicke von mehr als 20 mm mit einem
Reduktionsverhältnis von mehr als 10%, ohne Kurzdurchwärmung auf einen
speziellen Temperaturbereich, wobei die Bramme nicht mehr als
0,005 Gew.-% C, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,1 bis 1,0 Gew.-%
Mn, 0,01 bis 0,15 Gew.-% P und nicht mehr als 0,005 Gew.-%
S enthält; mit einem Zeitintervall von mehr als 30 Sekunden
in einem Temperaturbereich, wo die Oberflächentemperatur
des vorgewalzten Stranges mehr als 950ºC beträgt bis zu
einem folgenden Schlußwalzen; Durchführung eines
Schlußwalzens bei nicht mehr als Ar&sub3; und mit einem
Reduktionsverhältnis von mehr als 25% und Wickeln bei einer Temperatur
von mehr als 700ºC.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vorwalzen
mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 20%
durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Schlußwalzen
bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 30% ausgeführt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges in der Zeitspanne der Überführung
zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Al-Gehalt
der kontinuierlich gegossenen Bramme nicht mehr als 0,001
Gew.-% beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Vorwalzen
mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 20%
durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Schlußwalzen
bei einem Reduktionsverhältnis von mehr als 30%
durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges während einer Zeitdauer des
Überführens zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt
werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die
kontinuierlich gegossene Bramme absichtlich 0,005 bis 0,5 Gew.-% Al
enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Vorwalzen
mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 20%
durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Schlußwalzen
mit einem Reduktionsverhältnis von mehr als 300% ausgeführt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges während einer Zeitdauer des
Überführens zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt
werden.
13. Verfahren zum Herstellen von nichtorientierten
Elektrostahlblechen, enthaltend ein Vorwalzen einer Bramme
unmittelbar nach dem kontinuierlichen Gießen derselben auf
eine Dicke von mehr als 20 mm mit einem
Reduktionsverhältnis von mehr als 20%, ohne Kurzdurchwärmung auf einen
speziellen Temperaturbereich, wobei die Bramme nicht mehr als
0,005 Gew.-% C, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Si, 0,1 bis 1,0 Gew.-%
Mn, 0,01 bis 0,15 Gew.-% P und nicht mehr als 0,005 Gew.-%
S enthält; mit einem Zeitintervall von mehr als 30 Sekunden
in einem Temperaturbereich, wo die Oberflächentemperatur
des vorgewalzten Stranges mehr als 950ºC beträgt, bis zu
einem folgenden Schlußwalzen; Durchführung eines
Schlußwalzens
bei nicht mehr als Ar&sub3; und einem Reduktionsverhältnis
von mehr als 30% und Wickeln bei einer Temperatur von mehr
als 700ºC.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges während einer Zeitdauer des
Überführens zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt
werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Al-Gehalt
der kontinuierlich gegossenen Bramme nicht mehr als 0,001
Gew.-% beträgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges während einer Zeitdauer des
Überführens zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt
werden.
17. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die
kontinuierlich gegossene Bramme absichtlich 0,005 bis 0,5 Gew.-% Al
enthält.
18 Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Kanten des
vorgewalzten Stranges während einer Zeitdauer des
Überführens zwischen dem Vorwalzen und dem Schlußwalzen erwärmt
werden.
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