用于对非晶粒取向的电工钢带进行再结晶退火的方法与流程

1.本发明涉及一种在连续的退火和覆层线中对非晶粒取向的电工钢带进行再结晶退火的方法。


背景技术：

2.非晶粒取向的电工钢带通常在制造电机时使用，其例如呈所谓的叠片组的形式。这种非晶粒取向的电工钢带的制造通常通过以下方式来进行：即将特定的金属组合物浇铸成铸锭并且立即将其热轧成所谓的热轧带材。然后，使热轧带材经受退火处理，并且在另一步骤中冷轧成所谓的冷轧带材。为了实现有利的磁特性，冷轧带材然后在连续的退火和覆层线中进行再结晶退火，并且然后用绝缘覆层来涂覆。根据英文用法，这种生产线也称为所谓的“acl”(退火覆层线)。
3.从欧洲专利申请ep 3 388 537 b1中已知一种用于制造具有高磁通密度的非晶粒取向的电工钢带的方法，其中电工钢带在两个步骤中进行退火，以实现尽可能均匀的细粒度的晶粒尺寸分布。因此，冷轧带材在其在第二级中借助于辐射热量再退火之前，首先经由感应级以200k/s加热到700℃以上，其中在所述第二级中进行有针对性的晶粒生长。
4.从欧洲专利申请ep 3 263 719 b1中已知用于制造非晶粒取向的电工钢带的另一种方法，其中经由有针对性地调整金属组合物来优化电工钢带的磁通密度。
5.预处理中制造的冷轧带材通常在其带材表面上具有水、所使用的轧制乳液和其他流体的明显残留物，所述残留物由于快速加热而导致在感应级内形成冷凝物并且由于滴落的冷凝物而显著损害电工钢带的质量。此外，在感应级内的冷凝的流体沉积物会破裂并形成能导电的堆积物，在所述堆积物中不受控制地感生热量。
6.因此，在本领域中还存在改进这种方法的期望。


技术实现要素：

7.因此，本发明所基于的目的在于：以如下方式改进用于对非晶粒取向的电工钢带进行再结晶退火的方法：即在很大程度上抑制非晶粒取向的电工钢带中的组织恢复，而在此不造成从现有技术中已知的冷凝物形成。
8.根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
9.按照根据本发明的用于在连续的退火和覆层线中对非晶粒取向的电工钢带进行再结晶退火的方法提出：电工钢带在感应炉中以至少80k/s的加热速率加热到至少680℃的温度，并且然后在可能的第二连续炉中以最大20k/s的加热速率加热到至少820℃的温度。
10.该方法的特征在于：在感应炉上游非晶粒取向的电工钢带首先经由第一连续炉以最大60k/s的加热速率加热到至少300℃的温度。由此，从预处理中残留在电工钢带表面上的残留物、如水、油和其他流体可以被特别温和地且无残留物地蒸发。此外，由于第一连续炉的内部中存在至少300℃的高温，有效地防止了残留物的冷凝。
11.第一连续炉可以是经由辐射加热管和/或电加热元件加热的常规连续炉。
12.为了电工钢带的期望的磁特性，寻求尽可能均匀的细晶粒的粒度分布以及结晶织构。当前，这通过随后的感应级实现，在所述感应级中，然后无残留物的电工钢带以至少80k/的加热速率、优选以至少100k/s的加热速率、更优选以至少150k/s的加热速率、还更优选以在150至250k/s范围内的加热速率加热到至少680℃的温度，使得可以快速穿行组织恢复的典型地处于450℃至680℃范围内的温度范围内的区域，以便尽可能地抑制组织恢复。
13.本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求中说明。在从属权利要求中各个列出的特征可以以技术上有意义的方式相互组合并且可以限定本发明的其他的设计方案。此外，在说明书中更详细地说明和解释了权利要求中说明的特征，其中示出本发明的其他的优选的设计方案。
14.优选地，第一连续炉中的加热速率为最大50k/s，优选为最大45k/s，更优选最大40k/s，还更优选35k/s并且最优选最大30k/s。但是，出于经济原因，加热速率不应过低，所述加热速率优选至少10k/s，更优选至少15k/s，并且还各个优选至少20k/s。
15.因此，电工钢带穿行第一连续炉的停留时间至少为5秒，并且限制于20秒。更优选地，第一连续炉中的停留时间为10至15秒。
16.如前所述，必须尽可能抑制电工钢带的结构恢复，以实现期望的磁特性，例如高磁通密度。因此，在第一连续炉中电工钢带所被加热到的温度限制在最大500℃的温度，优选限制在最大480℃的温度，更优选地限制在最大460℃的温度，并且最优选地限制在最大450℃的温度。
17.在第一连续炉中电工钢带所被加热的特别优选的温度范围是350到420℃。
18.第一连续炉中电工钢带的残留物的蒸发会导致强烈的烟雾形成。因此，在一个特别有利的实施变型形式中提出：第一连续炉连续地用冲洗气体冲洗，所述冲洗气体尤其优选以逆流方式输送给第一连续炉。在该上下文中更尤其优选地提出：冲洗气体是富氢气体，其有利地具有20至50体积％的氢份额。
19.优选在感应炉中以两个级加热电工钢带。因此，首先在第一级中将电工钢带以至少80k/s的加热速率、优选以至少100k/s的加热速率、更优选以至少150k/s的加热速率、还更优选以150至250k/s范围内的加热速率加热到680至700℃范围内的温度。这有利地经由纵向场感应器来进行，所述纵向场感应器在整个带宽度上均匀地加热电工钢带。
20.在随后的第二级中，将电工钢带加热到700至950℃范围内的温度，优选地加热到720至800℃范围内的温度，还更优选地加热到740℃至780℃范围内的温度。对于所述较高的带温度，可以使用横向场感应器。所述横向场感应器在电工钢带的整个带宽度之上产生10到30k的显着的温度差，所述温度差通常呈带边缘相对于带中央的温度偏差的形式。
21.在随感应炉之后的又能够构造成传统的连续炉形式的第二连续炉中，以最大20k/s的加热速率、优选以最大15k/s的加热速率将电工钢带加热到至少820℃的温度、优选加热到820℃至1100℃范围内的温度、更优选地加热到820至1050℃范围内的温度。出于质量原因，在感应炉中产生的温度差必须在电工钢带的带宽度之上消退，直到达到保持温度。为此，有利地需要至少5秒、优选至少10秒的停留时间，在所述停留时间中电工钢带在820至1050℃范围内的温度中退火。
22.用于保持在目标温度的普通炉段和冷却段连接于第二连续炉。
附图说明
23.下面根据附图更详细地解释本发明和技术领域。应该指出的是：本发明不应受限于所示的实施例。特别地，除非另有明确说明，还可以提取附图中解释的事实的部分方面并与来自本说明书和/或附图中的其他组成部分和发现结合。特别要指出的是：附图和尤其所示的大小比例仅是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象，使得在必要时可以补充地使用其他附图中的解释。附图示出：
24.图1示出用于执行根据本发明的方法的退火和处理线的一个实施变型形式，和
25.图2示出根据本发明的方法的温度廓线的实施变型形式。
具体实施方式
26.在图1中示出用于执行根据本发明的方法的退火和处理线1的实施变型形式，其中例如具有1200mm宽度和500μm厚度的非晶粒取向的电工钢带2以150m/min的带速度经受温度处理，如其示例性地在图2中示出。
27.退火和处理线1包括具有电加热元件4的第一连续炉3，借助于所述电加热元件加热电工钢带2。第一连续炉3具有30m的长度。在带运行方向上设置在其后方的是由两个单独的级6、7形成并且总长度为6m的感应炉5。第二连续炉8连接于感应炉5，所述第二连续炉同样经由加热元件4常规加热。第二连续炉8具有42m的长度。在带运行方向上在第二连续炉8后方还设置有长度为54m的保持区9。
28.如从图1可得出：非晶粒取向的电工钢带2首先经由进入闸10进入第一辐射加热的连续炉3中。电工钢带2在此在30秒内被加热到450℃。直到所述温度，结构恢复是可忽略小的。当前为15k/s的低的加热速率有利于缓慢且没有破裂地蒸发来自预处理中的不可避免地位于电工钢带2上的残留物。第一连续炉3的热内壁保证：现在处于气体气氛中的残留物不冷凝。电工钢带2的残留物的蒸发通常导致强的烟雾形成。因此，第一连续炉3用富氢冲洗气体以逆流连续冲洗，所述富氢冲洗气体经由进入开口11a输送给第一连续炉3并经由离开开口11b再次导出。
29.替代地和/或补充地，也可以将冲洗气体继续在下游例如经由第二连续炉8和/或经由保持区9如根据箭头13表明地输送给处理线1。
30.然后，电工钢带2经过感应炉5，在所述感应炉中首先将所述电工钢带在纵向场感应器6中加热到700℃，并且然后在横向场感应器7中加热到800℃。炉辊子12位于各个级6、7之间，以保持带材垂度，并且确保电工钢带2精确地引导通过两个感应器6、7的狭窄间隙。
31.由于炉辊子12设置在感应器6、7之外，因此造成不可避免的加热中断。但是，在感应炉5中以180k/s的所得的平均加热速率足够高，以可靠地抑制结构的恢复进而抑制不均匀的晶粒生长。
32.在辐射加热的第二连续炉部分8中进一步加热至1000℃。在所述连续炉8中的加热速率与质量无关，进而仅取决于其结构长度和足够加热时间的确保。
33.在保持区9中，通过将带温度保持在1000℃与当前为26秒的停留时间来调节结构中的期望的晶粒尺寸。
34.随后是缓慢冷却装置和快速冷却装置(图1中未示出)，所述缓慢冷却装置和快速冷却装置以本领域技术人员本身已知的方式构造。
35.附图标记列表
36.1退火和处理线
37.2电工钢带
38.3第一连续炉
39.4电加热元件
40.5感应炉
41.6第一级/纵向场感应器
42.7第二级/横向场感应器
43.8第二连续炉
44.9保持区
45.10进入闸
46.11a吹扫气体的进入开口
47.11b吹扫气体的离开开口
48.12炉辊子
49.13箭头