DE69022628T2

DE69022628T2 - Verfahren zur Herstellung kornorientierter Elektrobleche mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht.

Info

Publication number: DE69022628T2
Application number: DE69022628T
Authority: DE
Inventors: Kobayashi Hisashi; Kuroki Katsuro
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-29
Also published as: JPH032324A; EP0400549A3; US4979997A; DE69022628D1; EP0400549B1; JP2782086B2; EP0400549A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht.
Kornorientierte Elektrostahlbleche werden hauptsächlich als Eisenkern für Transformatoren, Stromerzeuger und andere elektrische Ausrüstungen verwendet und müssen eine gute Oberflächenschicht sowie gute magnetische Eigenschaften haben, zu denen magnetische Erregungs- und Wattverlusteigenschaften gehören.
Die magnetischen Eigenschaften eines kornorientierten Elektrostahlblechs kommen durch eine Goss-Orientierung mit einer Ebene {110} parallel zur Blechoberfläche und einer Achse < 001> in Walzrichtung zustande, die unter Ausnutzung einer sekundären Rekristallisation in einem Fertigglühschritt ausgebildet wird.
Zum Induzieren der sekundären Rekristallisation in einem wesentlich wirksamen Maß müssen feine Ausfällungen aus AIN, MnS, MnSe o. ä., die als Inhibitor zur Unterdrückung des Wachstums primär rekristallisierter Körner wirken, bis zu einem Temperaturbereich vorliegen, in dem eine sekundäre Rekristallisation während eines Fertigglühens erfolgt. Dazu wird eine Elektrostahlbramme auf eine hohe Temperatur von 1350 bis 1400 ºC erwärmt, um ein vollständiges Lösen von inhibitorbildenden Elementen wie Al, Mn, S, Se und N zu gewährleisten. Die in einer Stahlbramme vollständig gelösten inhibitorbildenden Elemente werden als feine Ausfällungen, z. B. als AlN, MnS und MnSe, während des Glühens eines warmgewalzten Blechs oder während eines Zwischenglühens zwischen Kaltwalzschritten vor einem Fertigkaltwalzen ausgeschieden.
Bei diesem Verfahren besteht ein Problem darin, daß sich während des Erwärmens einer Bramme mit einer solchen hohen Temperatur eine große Schmelzzundermenge bildet, was häufige Reparaturen am Glühofen notwendig macht, die Wartungskosten erhöht, die Betriebsgeschwindigkeit der Anlage senkt und mehr Energie verbraucht.
Um dieses Problem zu lösen, gab es Forschungsarbeiten zur Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines kornorientierten Stahlblechs, bei dem eine niedrigere Brammenerwärmungstemperatur verwendet werden kann.
Beispielsweise wurde in der JP-A-52-24116 (Kokai) ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine niedrigere Brammenerwärmungstemperatur von 1100 bis 1260 ºC unter Verwendung einer Elektrostahlbramme genutzt werden kann, die Al und andere nitridbildende Elemente wie Zr, Ti, B, Nb, Ta, V, Cr und Mo enthält.
Außerdem wurde in der JP-A-59-190324 (Kokai) ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Brammenerwärmungstemperatur von höchstens 1300 ºC unter Verwendung einer Elektrostahlbramme, die einen verringerten Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,01 % hat und selektiv S, Se, Al und B enthält, sowie eines Impulsglühens genutzt werden kann, bei dem während des primären Rekristallisationsglühens nach dem Kaltwalzen die Stahlblechoberfläche in kurzen Intervallen wiederholt auf eine hohe Temperatur erwärmt wird.
Die JP-B-61-80896 (Kokoku) schlug ein weiteres Verfahren vor, bei dem eine Brammenerwärmungstemperatur unter 1280 ºC unter Verwendung einer Elektrostahlbramme mit einem Mn-Gehalt von 0,08 bis 0,45 % und einem S-Gehalt von höchstens 0,007 %, um einen geringeren Wert des [Mn][S]-Produkts zu erzeugen, und die Al, P und N enthält, genutzt werden kann.
Dennoch ergibt sich in diesen herkömmlichen Verfahren bei ihrer Verwendung zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs ein Problem dahingehend, daß die Oberflächenglasschicht eines Fertigproduktblechs mitunter durch einen Defekt beeinträchtigt ist, der als "Froststellenmuster" oder "kahle Stellen" bekannt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht vorzusehen, durch das eine hohe Produktivität unter Einsatz einer Brammenerwärmungstemperatur von höchstens 1200 ºC gewährleistet ist, um die notwendige Energie zur Brammenerwärmung zu verringern und damit die höheren Wartungskosten infolge der Brammenerwärmung mit hoher Temperatur, die Senkung der Betriebsgeschwindigkeit der Anlage und den Produktivitätsrückgang zu vermeiden.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:
Erwärmen einer Elektrostahlbramme mit 0,025 bis 0,075 Gew.-% C, 2,5 bis 4,5 Gew.-% Si, höchstens 0,012 Gew.-% S, 0,010 bis 0,060 Gew.-% säurelöslichem Al, höchstens 0,010 Gew.-% N, 0,080 bis 0,45 Gew.-% Mn und als Rest Fe sowie unvermeidliche Verunreinigungen auf eine Temperatur von höchstens 1200 ºC;
Warmwalzen der erwärmten Bramme zu einem warmgewalzten Stahlblech;
Kaltwalzen des warmgewalzten Blechs auf eine Fertigproduktblechdicke durch einen einzelnen Kaltwalzschritt oder durch zwei oder mehr Kaltwalzschritte mit einem Zwischenglühen zwischen ihnen;
Entkohlungsglühen des kaltgewalzten Blechs unter einer solchen Bedingung, daß nur ein Entkohlen erfolgt, bis primär rekristallisierte Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um anwachsen, und anschließend Entkohlen und Nitrieren gleichzeitig erfolgen;
Auftragen eines Glühtrennmittels auf das entkohlungsgeglühte Blech; und
Fertigglühen des Blechs mit dem aufgetragenen Glühtrennmittel.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht unter Verwendung einer niedrigeren Brammenerwärmungstemperatur hergestellt werden, die 1200 ºC nicht übersteigt.
Die Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß eine Oberflächenglasschicht ohne "Froststellenmuster" und mit guter Haftung und äußerer Erscheinung auch bei nicht besonders begrenztem Atmosphärentaupunkt im Fertigglühschritt ausgebildet wird, wenn die inhibitorbildenden Elemente wie Al, N, Mn und S während der Brammenerwärmung nicht vollständig gelöst werden, und ein Entkohlungsglühen so durchgeführt wird, daß nur eine Entkohlungsreaktion erfolgt, bis primär rekristallisierte Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um anwachsen, und anschließend ein Entkohlen und Nitrieren gleichzeitig erfolgen, um einen sich hauptsächlich aus (Al, Si)N zusammensetzenden Inhibitor zu bilden.
Im folgenden wird die Erfindung näher im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Änderungen der Korngröße primär rekristallisierter Körner und des im Stahl verbleibenden Kohlenstoffgehalts als Funktion der während des Entkohlungsglühens verstrichenen Zeit; und
Fig. 2 eine Optimalregion der gleichzeitigen Entkohlungs- und Nitrierbehandlung im Hinblick auf die Behandlungstemperatur und die Ammoniakkonzentration der Behandlungsatmosphäre.
Eine als Ausgangsmaterial in der Erfindung zu verwendende Elektrostahlbramme muß aus den nachfolgend dargestellten Gründen die festgelegte Zusammensetzung haben.
Der C-Gehalt muß mindestens 0,025 Gew.-% betragen, da ein C-Gehalt unter dieser Untergrenze eine instabile sekundäre Rekristallisation verursacht und da selbst bei auftretender sekundärer Rekristallisation ein sich ergebendes Fertigproduktblech eine magnetische Flußdichte von nur 1,80 Tesla für den B&sub1;&sub0;-Wert hat. Andererseits darf der C-Gehalt höchstens 0,075 Gew.-% betragen, da ein C-Gehalt über dieser Obergrenze eine längere Zeit zum Entkohlungsglühen erfordert und damit die Produktivität beeinträchtigt.
Der Si-Gehalt muß mindestens 2,5 Gew.-% betragen, da ein Si-Gehalt unter dieser Untergrenze kein Produktblech mit einem Wattverlust liefert, der einer festgelegten Höchstgüte entspricht, d. h., einem W&sub1;&sub7;/&sub5;&sub0;-Wert von höchstens 1,05 W/kg für 0,30 mm dicke Produktbleche. Unter diesem Aspekt ist das Si vorzugsweise in einer Menge von mindestens 3,2 Gew.-% vorhanden. Eine zu große Si-Menge führt dagegen häufig zu Blechriß und -bruch während des Kaltwalzens und macht stabiles Kaltwalzen unmöglich, weshalb der Si-Gehalt auf höchstens 4,5 Gew.-% begrenzt sein muß.
Die Begrenzung des S-Gehalts auf höchstens 0,012 Gew.-% ist ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Brammenzusammensetzung. Vorzugsweise beträgt der S-Gehalt höchstens 0,0070 Gew.-%.
In herkömmlichen Verfahren, die z. B. in den JP-B-40-15644 und 47-25250 (Kokoku) offenbart sind, ist S eine unabdingbare Komponente zum Bilden von MnS, bei dem es sich um eine der Ausfällungen handelt, die zum Induzieren einer sekundären Rekristallisation notwendig sind. Diese herkömmlichen Verfahren verwenden einen wirksamsten S-Gehaltsbereich, der als Menge definiert ist, die in Stahl während einer Brammenerwärmung vor dem Warmwalzen gelöst werden kann.
Von den Erfindern wurde jedoch festgestellt, daß die Gegenwart von S die sekundäre Rekristallisation beeinträchtigt. Bei der Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs unter Verwendung von (Al, Si)N als zum Induzieren der sekundären Rekristallisation notwendige Ausfällung führt S nämlich zur unvollständigen sekundären Rekristallisation, wenn eine Stahlbramme, die eine große Menge S enthält, bei einer niedrigeren Temperatur erwärmt und warmgewalzt wird.
Eine vollständige sekundäre Rekristallisation ist für eine höchstens 4,5 Gew.-% Si enthaltende Stahlbramme gewährleistet, wenn der S-Gehalt der Bramme höchstens 0,012 Gew.-% und vorzugsweise höchstens 0,0070 Gew.-% beträgt.
Die Erfindung verwendet (Al, Si)N als zum Induzieren der sekundären Rekristallisation notwendige Ausfällung. Dies erfordert mindestens 0,010 Gew.-% säurelösliches Al und mindestens 0,0030 Gew.-% N, um eine notwendige Mindestmenge von AlN zu gewährleisten. Ein Al-Gehalt über 0,060 Gew.-% bewirkt jedoch eine ungeeignete AlN-Bildung, und die sekundäre Rekristallisation wird instabil. Ein N-Gehalt über 0,010 Gew.-% führt zur Quellung oder "Blasenbildung" auf der Stahlblechoberfläche und macht es außerdem unmöglich, die Korngröße primär rekristallisierter Körner einzustellen.
Die Begrenzung des Mn-Gehalts ist ein weiteres wichtiges Merkmal einer erfindungsgemaßen Bramrnenzusammensetzung.
In der Erfindung wird eine Elektrostahlbramme mit einem Si-Gehalt von mindestens 2,5 Gew.-% verwendet, um ein Produktblech mit einem Wattverlust zu gewinnen, der einer festgelegten Höchstgüte entspricht. Zur Lösung des Problems einer unvollständigen sekundären Rekristallisation, die beim Erwärmen einer solchen stark si-haltigen Bramme mit niedriger Temperatur und Warmwalzen auftritt, verwendet die Erfindung einen extrem niedrigen S-Gehalt. Das bedeutet, daß erfindungsgemäß MnS nicht mehr als Ausfällung zum Induzieren der sekundären Rekristallisation verwendet werden kann und daher die Produktbleche eine relativ niedrige magnetische Dichte haben.
Je niedriger der Mn-Gehalt ist, um so instabiler ist die Rekristallisation, und je höher der Mn-Gehalt ist, um so höher ist der erzielte B&sub1;&sub0;-Wert. Dennoch führt eine übermäßige Mn-Zugabe bis auf eine Menge, die einen bestimmten Wert übersteigt, zu keiner weiteren Verbesserung, sondern lediglich zu höheren Herstellungskosten. Daher ist der Mn-Gehalt auf den Bereich von 0,08 bis 0,45 Gew.-% begrenzt, um eine gute magnetische Flußdichte von mindestens 1,89 Tesla für den B&sub1;&sub0;- Wert, eine stabile sekundäre Rekristallisation und eine geringere Rißbildung beim Walzen zu gewährleisten.
Die Erfindung schließt nicht die Zugabe kleiner Cu-, Cr-, P-, Ti-, B-, Sn- und/oder Ni-Mengen aus.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird in der nachfolgend beschriebenen Reihenfolge durchgeführt.
Eine Stahlschmelze wird in einem Konverter, einem Elektroofen oder einer anderen Schmelzofenart hergestellt, bei Bedarf einer Vakuumentgasungsbehandlung unterzogen und direkt zu einer Bramme stranggegossen oder zu einem Block gegossen, der dann im Block- oder Brammenkaliber zu einer Bramme gewalzt wird.
Die so gebildete Bramme wird zum Warmwalzen erwärmt. Die Brammenerwärmungstemperatur beträgt höchstens 1200 ºC, um ein vollständiges Lösen von AlN im Stahl sowie einen geringeren Energieverbrauch zum Brammenerwärmen zu gewährleisten. MnS hat eine hohe Lösetemperatur und liegt bei einer solchen niedrigen Erwärmungstemperatur natürlich im Zustand unvollständiger Lösung vor.
Die erwärmte Bramme wird warmgewalzt, bei Bedarf geglüht und anschließend auf eine Fertigproduktblechdicke durch einen einzelnen Kaltwalzschritt oder durch zwei oder mehr Kaltwalzschritte mit einem Zwischenglühen zwischen ihnen gewalzt.
Durch die erfindungsgemäß nur höchstens 1200 ºC betragende Brammenerwärmungstemperatur werden Al, Mn, S usw. im Stahl unvollständig gelöst, und in diesem Zustand liegen Inhibitoren wie (Al, Si)N und MnS zum Induzieren einer sekundären Rekristallisation nicht in einem Stahlblech vor. Daher muß N in den Stahl eingetragen werden, um vor Beginn der sekundären Rekristallisation (Al, Si)N als Inhibitor zu bilden.
Das herkömmliche Nitrieren von Stahlblechen wurde für ein Bandcoil durchgeführt, das so dicht gewickelt ist, daß es einen Füllfaktor von etwa 90 % hat. Bei einem solchen dichten Coil ist der Raum zwischen Stahlblechen mit höchstens 10 um schmal, und die Gasdurchlässigkeit durch das Coil ist sehr gering, weshalb es lange dauert, eine Atmosphäre durch eine Trockenatmosphäre auszutauschen sowie N&sub2; als Nitrierquelle zwischen Stahlbleche einzuleiten und zu diffundieren. Zum Eindämmen dieser Nachteile wurde versucht, ein Stahlblech in Form eines losen Coils zu nitrieren, was allerdings nicht befriedigend war, da hierbei nicht das ungleichmäßige Nitrieren infolge einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Coil beseitigt wird, die sich beim Nitrieren eines Stahlblechs in Bandcoilform nicht vermeiden läßt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich auch dieses Problem lösen, wenn das Nitrieren eines Stahlblechs beim Bewegen des nicht als Coil gewickelten Blechs durch eine NH&sub3;- Atmosphäre im späteren Stadium eines erfindungsgemäßen Entkohlungsglühschritts erfolgt, um einen feinen (Al, Si)N als Inhibitor im Stahlblech auszubilden.
Bei einem solchen "in-line"-Nitrieren eines Stahlblechs oder -bands muß das Stahlblech natürlich innerhalb einer kurzen Zeit nitriert werden, d. h., beispielsweise innerhalb von 30 s bis 1 min.
Durch eine Nitrierbehandlung vor dem Entkohlungsglühen läßt sich Stickstoffleicht in Stahl eintragen; sie behindert jedoch das Wachstum primär rekristallisierter Körner während des Entkohlungsglühens und damit das Wachstum sekundär rekristallisierter Körner mit direktem Einfluß auf die magnetische Flußdichte von Produktblechen.
Durch eine Nitrierbehandlung nach dem Entkohlungsglühen kann das Nitrieren ohne Behinderung des Wachstums primär rekristallisierter Körner erfolgen; großtechnisch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß eine Sonderbehandlung notwendig wird, um eine Nitriersperre zu entfernen, die auf dem Stahlblech beiin Entkohlungsglühen gebildet wird, und daß ein gesonderter Verfahrensschritt zum Nitrieren zusätzlich erforderlich ist.
Zur Lösung dieser Probleme wurden von den Erfindern verschiedene Untersuchungen angestellt, aus denen geschlossen wurde, daß es großtechnisch außerordentlich vorteilhaft ist, einen Entkohlungsglühschritt so durchzuführen, daß das Entkohlen und Nitrieren gleichzeitig erfolgt, nachdem primär rekristallisierte Körner auf eine bestimmte Korngröße angewachsen sind, da das Nitrieren leicht durchführbar ist und kein Verfahrensschritt zum Nitrieren zusätzlich zum Verfahrensschritt des Entkohlungsglühens zu erfolgen braucht.
Insbesondere wird ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht ohne einen zusätzlichen Verfahrensschritt zum Nitrieren unter Verwendung eines Entkohlungsglühens hergestellt, bei dem sich nur die Entkohlungsreaktion vollzieht, bis die primär rekristallisierten Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um anwachsen, und anschließend die Entkohlungs- und Nitrierreaktion gleichzeitig erfolgen.
Von den Erfindern wurde festgestellt, daß sich im Entkohlungsglühschritt die Korngröße primär rekristallisierter Körner und der verbleibende Kohlenstoffgehalt im Stahl als Funktion der Entkohlungszeit gemäß Fig. 1 ändern.
In Fig. 1 zeigt die Vollinienkurve den verbleibenden Kohlenstoffgehalt in einem Elektrostahl, und zwei Strichlinienkurven zeigen die Korngröße primär rekristallisierter Körner des gleichen Stahls für zwei unterschiedliche Folgen des Entkohlungsglühens, d. h., eine Folge, bei der das Nitrieren ab Beginn des Entkohlungsglühschritts erfolgte (als "Stahl 1" bezeichnet), und eine Folge, bei der zunächst nicht nitriert wurde, sondern erst, nachdem die primär rekristallisierten Körner auf eine mittlere Korngröße von 15 um angewachsen waren (als "Stahl 2" bezeichnet). Mit verstreichender Entkohlungszeit sinkt der verbleibende Kohlenstoffgehalt im Stahl, während die primär rekristallisierten Körner wachsen. Die magnetischen Eigenschaften der Fertigproduktbleche aus den Stählen 1 und 2 sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Stahl
Anhand der Strichlinienkurve für den Stahl 1 wird deutlich, daß das Wachstum primär rekristallisierter Körner behindert ist, wenn das Nitrieren ab Beginn des Entkohlungsglühens erfolgt, was dazu führt, daß die Korngröße keinen Wert von 20 um erreicht, der für eine gute magnetische Flußdichte notwendig ist. Der Stahl 1 hat gemäß Tabelle 1 schlechtere magnetische Eigenschaften. Nach dem Nitrieren betrug der Stickstoffgehalt des Stahls 180 ppm.
Stark verbesserte magnetische Eigenschaften erhält man gemäß Tabelle 1 für das Produktblech aus dem Stahl 2, bei dem das Nitrieren erfolgte, nachdem die mittlere Korngröße 15 um erreicht hatte, als der verbliebene Kohlenstoffgehalt etwa 0,023 Gew.-% (230 ppm) betrug.
Erfindungsgemäß ist festgelegt, daß das Nitrieren erfolgen muß, nachdem die primär rekristallisierten Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um angewachsen sind, da beim Nitrieren eines Stahlblechs ab Beginn des Entkohlungsglühschritts an der Korngrenze primär rekristallisierter Körner gebildete (Al, Si)N-Ausfällungen das Wachstum primär rekristallisierter Körner und damit das Wachstum sekundär rekristallisierter Körner während des Fertigglühens behindern, was dazu führt, daß sich die gewünschte magnetische Flußdichte (der B&sub1;&sub0;-Wert) und der Wattverlustwert des Fertigproduktblechs nicht erreichen lassen.
Erfindungsgemäß erfolgt ein gleichzeitiges Entkohlen und Nitrieren, nachdem die primär rekristallisierten Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um angewachsen sind, damit ein Produktblech mit verbesserter magnetischer Flußdichte (der B&sub1;&sub0;-Wert) und besserem Wattverlustwert entsprechend dem Stahl 2 in Tabelle 1 hergestellt werden kann.
Das im späteren Stadium des Entkohlungsglühschritts erfolgende gleichzeitige Entkohlen und Nitrieren ist großtechnisch auch dahingehend vorteilhaft, daß der herkömmlich erforderliche gesonderte Nitrierschritt entfallen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Stickstoff relativ leicht in den Stahl eingetragen wird, da das Nitrieren vor dem Fayalitwachstum auf der Stahlblechoberfläche erfolgt.
Fig. 2 zeigt eine Optimalregion der gleichzeitigen Entkohlungs- und Nitrierbehandlung, die im späteren Stadium des Entkohlungsglühschritts durchzuführen ist, unter dem Aspekt der Behandlungstemperatur und der Ammoniakkonzentration, die zu einer Atmosphäre eines Mischgases aus Stickstoff und Wasserstoff mit einem P(H&sub2;O)/P(H&sub2;)-Verhältnis von 0,35 zugegeben wird.
Erfindungsgemäß muß die gleichzeitige Entkohlungs- und Nitrierbehandlung im späteren Stadium des Entkohlungsglühschritts im Temperaturbereich von 700 bis 900 ºC erfolgen, da die Entkohlungsreaktion bei einer Behandlungstemperatur unter 700 ºC wesentlich unterdrückt ist, während eine Behandlungstemperatur über 900 ºC eine übermäßige Vergröberung primär rekristallisierter Körner mit einer sich daraus ergebenden unvollständigen sekundären Rekristallisation bewirkt. Beispielsweise ergibt sich ein gutes sekundär rekristallisiertes Korn, wenn ein gleichzeitiges Entkohlen und Nitrieren bei 800 ºC sowie in einer Atmosphäre mit einer Ammoniakkonzentration von mindestens 500 ppm durchgeführt wird.
Zur praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die tatsächlichen Zeiten des alleinigen Entkohlens und des gleichzeitigen Entkohlens und Nitrierens im Entkohlungsglühschritt für besondere Fälle voreingestellt oder ausgewählt, und zwar auf der Grundlage einer zuvor ermittelten Beziehung zwischen der mittleren Korngröße der primär rekristallisierten Körner und dem verbleibenden Kohlenstoffgehalt des Stahls im Hinblick auf deren Änderungen im zeitlichen Verlauf, z. B. gemäß Fig. 1, für verschiedene chemische Zusammensetzungen von Stahlblechen und verschiedene Werte von Behandlungstemperaturen.
Durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Nitrierverfahren kann das Nitrieren stabiler und gleichmäßiger als in einem herkömmlichen Nitrierverfahren erfolgen, bei dem eine Nitrierquelle einem Glühtrennmittel zugegeben wird, das sich hauptsächlich aus MgO zusammensetzt.
Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren ergibt sich ein weiterer Vorteil beim erfindungsgemäßen Nitrieren. Heikömmlicherweise müssen die Zusammensetzung, der Taupunkt, die Temperatur und andere Parameter der Gasatmosphäre für das frühere Stadium des Fertigglühschritts zum Nitrieren eines Stahlblechs streng gesteuert werden. Erfindungsgemäß können diese Parameter jedoch freier oder nur zum Ausbilden einer guten 0berflächenglasschicht mit ausgezeichneter Haftung gesteuert werden, da das Nitrieren eines Stahlblechs vor dem Fertigglühen abgeschlossen ist.
Durch die Erfindung, bei der ein nicht als Coil gewikkeltes Stahlblech in Bewegung nitriert werden kann, läßt sich ein kornorientiertes Elektrostahlblech mit besserer Oberflächenglasschicht und verbesserten magnetischen Eigenschaften herstellen.
Somit sieht die Erfindung ein stark verbessertes Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Elektrostahlblechs mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften und guter Oberflächenglasschicht vor, indem das Nitrieren eines Stahlblechs und das Ausbilden einer Oberflächenglasschicht getrennt erfolgen, die beide herkömmlich in einem Fertigglühofen durchgeführt wurden.

Beispiel 1

Eine Elektrostahlbramme mit 0,050 Gew.-% C, 3,2 Gew.-% Si, 0,07 Gew.-% Mn, 0,025 Gew.-% säurelöslichem Al, 0,007 Gew.-% S und als Rest Fe sowie unvermeidliche Verunreinigungen wurde auf 1200 ºC erwärmt und warmgewalzt, um ein 2,3 mm dickes warmgewalztes Band zu bilden, das anschließend 3 min bei 1150 ºC geglüht und auf eine Fertigproduktblechdicke von 0,30 mm kaltgewalzt wurde.
Das kaltgewalzte Band wurde einem Entkohlungsglühen unterzogen, bei dem nur ein Entkohlen über 70 s bei 850 ºC in einer Mischgasatmosphäre aus 75 % H&sub2; und 25 % N&sub2; mit einem Taupunkt von 60 ºC erfolgte, um eine mittlere Korngröße der primär rekristallisierten Körner von 20 um zu bewirken, und anschließend erfolgte ein gleichzeitiges Entkohlen und Nitrieren über 30 s bei 850 ºC in einer Atmosphäre aus der gleichen vorgenannten Mischung mit zusätzlichem Ammoniakgas, das in einer Rate von 2000 ppm im Hinblick auf den Volumenanteil zugegeben wurde. Der Stickstoffgehalt des Stahls nach dem Nitrieren betrug 180 ppm.
Nach dem Abkühlen wurde das Stahlband unter Verwendung einer Walzbeschichtungsanlage mit einem Glühtrennmittel in Form einer wassersuspendierten Aufschlämmung versehen, in einem Trockenofen zur Wasserentfernung auf 150 ºC erwärmt und zu einem Bandcoil gewickelt.
Das Bandcoil wurde auf die übliche Weise in einem Fertigglühofen fertiggeglüht.
Tabelle 2 zeigt die magnetischen Eigenschaften und die Eigenschaften der 0berflächenglasschicht des so hergestellten Produktblechs. Das Vergleichsproduktblech in Tabelle 2 wurde durch eine Nitrierbehandlung gewonnen, bei der Stickstoff aus einem Atmosphärengas und aus einer Stickstoffquelle zugeführt wurde, die einem Glühtrennmittel zugegeben war. Tabelle 2 Fehler in der Oberflächenglasschicht *) Vergleichsprobe Erfindung*) Fleckenartige Fehler, bei denen keine Forsteritschicht vorhanden ist und die einen metallischen Glanz haben

Beispiel 2

Eine Elektrostahlbramme mit 0,06 Gew.-% C, 3,2 Gew.-% Si, 0,1 Gew.-% Mn, 0,03 Gew.-% säurelöslichem Al, 0,008 Gew.-% S und als Rest Fe sowie unvermeidliche Verunreinigungen wurde auf 1200 ºC erwärmt und warmgewalzt, um ein 2,3 mm dickes warmgewalztes Band zu bilden, das anschließend 3 min bei 1150 ºC geglüht und auf eine Fertigproduktblechdicke von 0,23 mm kaltgewalzt wurde.
Das kaltgewalzte Band wurde einem Entkohlungsglühen unterzogen, bei dem nur das Entkohlen über 70 s bei 830 ºC in einer Mischgasatmosphäre aus 75 % H&sub2; und 25 % N&sub2; mit einem Taupunkt von 55 ºC erfolgte, um eine mittlere Korngröße der primär rekristallisierten Körner von 18 um zu bewirken, und anschließend erfolgte ein gleichzeitiges Entkohlen und Nitrieren über 30 s bei 830 ºC in einer Atmosphäre aus der gleichen vorgenannten Mischung mit zusätzlichem Ammoniakgas, das in einer Rate von 1000 ppm im Hinblick auf den Volumenanteil zugegeben wurde. Der Stickstoffgehalt des Stahls nach dem Nitrieren betrug 150 ppm.
Nach dem Abkühlen wurde das Stahlband unter Verwendung einer Walzbeschichtungsanlage mit einem Glühtrennmittel in Form einer wassersuspendierten Aufschlämmung versehen, in einem Trockenofen zur Wasserentfernung auf 150 ºC erwärmt und zu einem Bandcoil gewickelt.
Das Bandcoil wurde in einem Fertigglühofen so fertiggeglüht, daß die Atmosphäre im Ofen einen Taupunkt von 10 ºC hatte, bis das Coil auf 850 ºC erwärmt war, und anschließend durch eine Trockenatmosphäre ausgetauscht wurde.
Tabelle 3 zeigt die magnetischen Eigenschaften und die Eigenschaften der Oberflächenglasschicht des so hergestellten Produktblechs. Das Vergleichsproduktblech in Tabelle 3 wurde durch eine Nitrierbehandlung gewonnen, bei der Stickstoff aus einem Atmosphärengas zugeführt wurde. Tabelle 3 Fehler in der Oberflächenglasschicht *) Vergleichsprobe Erfindung*) Fleckenartige Fehler, bei denen keine Forsteritschicht vorhanden ist und die einen metallischen Glanz haben.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat einen hervorragenden Effekt und leistet einen großen Beitrag für die Industrie, da es gleichzeitig sowohl die magnetischen Eigenschaften als auch die Eigenschaften der Oberflächenglasschicht verbessert und das Nitrieren eines Stahlblechs bei seiner Bewegung nicht in Coilform und vor dem Fertigglühen erfolgen kann, während herkömmlich das Nitrieren in einem Fertigglühofen durchgeführt wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines kornorientierten Stahlblechs mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und besserer Oberflächenschicht, das die folgenden Schritte aufweist:

Erwärmen einer Elektrostahlbramme mit 0,025 bis 0,075 Gew.-% C, 2,5 bis 4,5 Gew.-% Si, höchstens 0,012 Gew.-% S, 0,010 bis 0,060 Gew.-% säurelöslichem Al, höchstens 0,010 Gew.-% N, 0,080 bis 0,45 Gew.-% Mn und als Rest Fe sowie unvermeidliche Verunreinigungen auf eine Temperatur von höchstens 1200 ºC;

Warmwalzen der erwärmten Bramme zu einem warmgewalzten Stahlblech;

Kaltwalzen des warmgewalzten Blechs auf ein Fertigproduktblechdicke durch einen einzelnen Kaltwalzschritt oder durch zwei oder mehr Kaltwalzschritte mit einem Zwischenglühen zwischen ihnen;

Entkohlungsglühen des kaltgewalzten Blechs unter einer solchen Bedingung, daß nur ein Entkohlen erfolgt, bis primär rekristallisierte Körner auf eine mittlere Korngröße von mindestens 15 um anwachsen, und anschließend Entkohlen und Nitrieren gleichzeitig erfolgen;

Auftragen eines Glühtrennmittels auf das entkohlungsgeglühte Blech; und

Fertigglühen des Blechs mit dem aufgetragenen Glühtrennmittel.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gleichzeitige Entkohlen und Nitrieren in einer Atmosphäre, die durch Zugeben von Ammoniakgas zu einer Stickstoff- und Wasserstoffmischung mit einem P(H&sub2;O)/P(H&sub2;)-Verhältnis von mindestens 0,15 hergestellt ist, und in einem Temperaturbereich von 700 bis 900 ºC erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bramme 3,2 bis 4,5 Gew.-% Si enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bramme höchstens 0,0070 Gew.-% S enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das nicht als Coil gewickelte kaltgewalzte Blech beim Bewegen entkohlungsgeglüht wird.