制造由金属制成的软磁初级产品的方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明涉及制造具有特别好的磁化特性的由金属制成的软磁初级产品的方法。背景技术：2.软磁初级产品在现有技术中已知作为电工钢带（elektroband）。3.软磁材料被理解为尤其在外部电场、有电流流过的导体和磁场的作用下能够容易地磁化和去磁的材料，从而通过将其用于电系统中而可以最佳地利用电能。4.将软磁初级产品进一步加工成最终产品，其例如应用在电机制造中。根据应用目的和要求，选择和使用具有相应合适的软磁性能的初级产品。5.如果例如为了应用目的，磁通没有规定在特定的方向上，而是需要在所有方向上具有良好的磁性性能，则使用具有各向同性性能的初级产品。这也被称为非晶粒取向电工钢带并且例如用于发电机、电动机或继电器中。6.下面考虑这种非晶粒取向的材料。7.这些和其它性能，例如磁导率、剩磁、磁通密度和饱和度以及矫顽磁场强度描述了关于材料的软磁性能的品质。这些性能可以并且必须根据产品的各自应用目的进行调整。8.为了制造具有这种所需性能的电工钢带，在现有技术中使用由钢制成的半成品，优选热轧带材作为起始产品。在所谓的非晶粒取向的最终退火（schlussgeglüht）的电工钢带类型的情况下，在对热轧带材进行酸洗之后，在多个轧制道次中冷轧到所需的最终厚度并且随后最终退火，其中使轧制的微结构再结晶，将碳含量调节到非常低的值并且引起粗晶粒形成，从而使材料能够容易地磁化。随后将初级产品（冷轧带材）加工成最终产品，其中例如从冷轧带材中冲裁出或借助激光切割而切割出最终产品。在所述进一步加工中必须绝对避免材料的变形，因为由于变形在微结构中产生位错，该位错会使材料的可磁化性显著变差并且导致不充分的最终产品。9.用于制造具有所需性能的电工钢带的另一种可能性在于，由钢制成的热轧带材在酸洗之后进行冷轧，进行再结晶退火并且然后以小的变形程度（临界变形）冷轧，以引起有针对性的晶粒生长并且由此使材料的可磁化性变得容易。然后，可由该初级产品制成最终产品，例如冲裁弯曲部件或深拉部件，其中最终产品在其完成之后必须经受特别的退火，以例如消除在变形时引入到材料微结构中的位错并且提供具有最佳软磁性能的产品。10.这种电工钢带被称作非晶粒取向的非最终退火的电工钢带。11.最终产品的随后特别的退火是复杂和昂贵的，因为每个单独部件都必须被输送至退火过程。技术实现要素：12.本发明的目的在于，提供经济上可行的方法，利用该方法能够有针对性地调节初级产品的软磁和机械性能，其中尤其是能够在初级产品的变形的进一步加工方面调整所述性能，从而不需要对通过初级产品的变形而产生的最终产品进行复杂的热处理并且提供具有良好的软磁性能的最终产品。13.此外，应当丰富方法的多样性，即提供制造具有特别好的软磁性能的初级产品的替代性解决方案。14.为了实现该目的，本发明提出了根据权利要求1的方法。15.作为起始产品，制造或提供可轧制的金属坯件。该坯件例如可以由铁素体钢或其它金属材料构成并且具有各向同性性能。16.首先对金属坯件进行预轧制，其中将该预轧制进行到中间厚度。根据在后续的轧制中设定的临界或超临界（nachkritisch）的轧制程度来调整所述预轧制时的变形程度，从而在后续轧制到最终厚度时仅还需要材料以小的轧制程度以临界或超临界的变形范围轻微变形。因此，在预轧制到中间厚度时的变形程度取决于轧制到最终厚度时的临界或超临界的轧制程度。17.在预轧制之后，对坯件进行热处理，优选再结晶退火。18.随后进行轧制，其中将坯件以临界或超临界的轧制程度轧制到其所需最终厚度并且在所述轧制后进行进一步退火。通过以临界或超临界的轧制程度进行轧制和随后的退火，在金属微结构中引起晶粒生长，从而能够实现材料的更容易和更快速的磁化和去磁。19.在通过以小于临界轧制程度的轧制程度轧制的材料变形时，首先在微结构中不发生或至少不发生明显的晶粒生长。只有在达到临界的轧制程度时才引起微结构中的晶粒生长，其中在以临界的轧制程度变形时达到最大的晶粒度。如果轧制程度大于临界的轧制程度（超临界的轧制程度），则晶粒度随着轧制程度的增加而减小。选择轧制程度，以使得在微结构中诱发晶粒生长，即至少临界或超临界的轧制程度，其中通过轧制程度可以特定地调节晶粒度和由此磁性性能。选择的轧制程度越小，则在微结构中产生的晶粒越大并且磁化性能越好，即材料能够越容易和越快速地磁化。然而，同时，随着晶粒度的增加，材料的机械性能变差。20.可以和因此应当有针对性地通过临界或超临界的轧制程度来调节晶粒度和与此相关的磁性和机械性能，并且使其与材料的各自后续使用目的相匹配，从而能够有针对性地为各自的使用目的提供合适的初级产品。21.通过进行所述方法而引入到材料中的软磁性能使得也能够通过变形，例如深拉或弯曲而将初级产品进一步加工成具有特别好的软磁性能的最终产品，而不必使最终产品经受随后特别的退火。由此省去了对各产品的复杂且昂贵的后处理。22.通过所述方法，可以产生和提供具有特别好的软磁性能的各种初级产品，例如由金属制成的带材、线材或类似半成品，其随后变形成最终产品。23.优选地设置，所述坯件是由铁素体（或非合金）钢制成的热轧带材。24.优选地设置，所述坯件在预轧制时以30-80%的变形程度进行预轧制。25.例如在加工由钢制成的热轧带材的情况下，这个数量级的变形程度是必要的，以便在随后以临界或超临界的轧制程度轧制时可以确保材料以临界或超临界范围变形。26.应根据所述方法加工的由钢制成的热轧带材的厚度可为最多50 mm。27.如果使用另一坯件或材料，则变形程度与各自的材料特定的临界或超临界轧制程度相匹配。28.在此优选地设置，预轧制的坯件的退火在550℃-700℃的温度下进行，其中优选地设置，所述退火进行最多50小时。29.由此，在预轧制之后对该微结构进行再结晶。30.此外优选地设置，所述临界或超临界的轧制程度为8至25%，优选9至15%，其中优选地设置，在以临界或超临界的轧制程度轧制后的退火是在最多710℃的温度下进行的，并且所述退火进行最多80小时的时间段。31.通过以所示限值内的轧制程度预轧制和随后退火，可以可变地且与初级产品的随后使用目的相匹配地调节非合金钢材的晶粒度。根据材料的选择，临界和因此超临界的轧制程度处于所示范围内，并且可以取决于轧制程度而调节到各种晶粒度。对于钢（合金或非合金）而言，可以调节到astm 1至6的晶粒度，其中晶粒度随着变形程度的增加而减小。32.如果使用另一材料，则确定并在轧制时使用其材料特定的临界或超临界的轧制程度。33.优选地设置，在坯件的预轧制之前进行上游的热处理，优选退火，其中优选地设置，所述上游的退火在650至800℃的温度下进行并且优选进行最多60小时的时间段。34.所述上游的热处理，优选退火用于使坯件的金属材料准备用于其加工并且使坯件的微结构达到改进的初始状态。35.在由铁素体钢材制成的坯件的情况下，上游的热处理例如引起碳含量的改变。在热处理之前无规则地分布在微结构中的碳由于热处理而沉积在晶界上。36.通过上游的热处理，可以额外地改进初级产品的软磁性能，并且可以提供具有还更好品质的初级产品。37.优选地设置，在完成之前和在最后的热处理之后，对坯件进行最终轧制，其中优选地设置，以0.1至2%的变形程度进行最终轧制。38.由此可以调节到材料的精确厚度以及表面的平坦情况（planlage）和品质。附图说明39.在附图中示出了本发明方法的实施例，并且在下面对其进行详细描述。40.其中：图1示出了所述方法的示意性流程；图2示出了以各种轧制程度进行所述方法后的非合金钢的磁性和机械性能的表格式描述。具体实施方式41.图1示意性地示出了制造具有特别好的磁化特性的金属软磁初级产品的方法的流程。42.利用该方法由钢制造冷轧带材形式的初级产品。43.为此，作为起始产品制造或提供由钢制成的可轧制的金属坯件，即由非合金钢制成的半成品，优选热轧带材，其中热轧带材的材料具有各向同性的性能。44.热轧带材首先进行预轧制，其中预轧制到中间厚度。预轧制时的变形程度为30%至80%并且根据在稍后轧制到最终厚度时设定的临界或超临界的轧制程度来调整，从而在轧制到最终厚度时仅还需要材料以小的轧制程度以临界或超临界的变形范围轻微变形。因此，在轧制到中间厚度时的变形程度取决于轧制到最终厚度时的临界或超临界的轧制程度。45.随后对预轧制的坯件进行热处理，其中退火优选在550℃至700℃的温度下进行最多50小时的时间段。46.退火后进行轧制，其中坯件以临界或超临界的轧制程度轧制到其所需最终厚度，并且在轧制后的进一步退火在最多710℃的温度下进行最多80小时的时间段。通过以临界或超临界的轧制程度进行轧制和随后的退火，在金属微结构中引起晶粒生长，由此能够实现材料的更容易且更快速的磁化和去磁。47.变形必须至少以临界的轧制程度进行，因为在通过以小于临界轧制程度的轧制程度轧制的材料变形时，在微结构中不发生或至少不发生明显晶粒生长。只有在达到临界轧制程度的变形时才在微结构中引起明显的晶粒生长，其中在以临界轧制程度变形时调节到最大的晶粒度。如果轧制程度大于临界轧制程度（超临界轧制程度），则晶粒度再次降低，其中晶粒度随着超临界轧制程度的增加而变小。由此调节到至少临界或超临界的轧制程度，其中通过轧制程度可以特定地调节晶粒度和因此磁性性能。在所示的实施例中，轧制程度为11至25%。在图2的表中显示了通过以这种轧制程度使材料变形所实现的在磁性和机械性能方面的所获结果。选择的轧制度越小，则在微结构中产生的晶粒越大，并且磁化性能越好，即材料能够越容易和越快速地磁化。然而，同时，随着晶粒度的增加，材料的机械性能变差。48.因此，晶粒度和与此相关的磁性和机械性能有针对性地通过临界或超临界轧制程度来调节，并且与材料的各自后续使用目的相匹配，以使得能够有针对性地为各自的使用目的提供合适的初级产品。49.以这种方式引入到材料中的软磁性能使得也能够通过变形，例如深拉或弯曲将初级产品进一步加工成具有特别好的软磁性能的最终产品，而不必使最终产品经受随后特别的退火。由此省去了各产品的复杂且昂贵的后处理。50.在轧制和随后的退火之后，坯件以例如0.7%的变形程度进行最终轧制。由此调节到材料的精确厚度以及表面的平坦情况和品质。51.此外，可以在预轧制之前首先将坯件输送至退火，以便将材料准备用于后续的方法步骤并且使微结构达到改进的初始状态。该退火优选在650℃至800℃的温度下进行。52.通过退火实现微结构中碳含量的改变。在热处理之前，碳无规则地分布在微结构中并且通过退火而沉积在晶界上。由此，碳稍后不会不利地妨碍材料的磁化，并且能够额外地改进初级产品的软磁性能。能够提供具有特别好的品质的初级产品。53.在上游的热处理之后，然后进行进一步的方法步骤。54.通过所述方法，可以提供具有特别好的软磁性能的初级产品，该初级产品可以如下方式进行调节，以使得随后能够将材料例如变形成具有特别好的软磁性能的深拉或冲裁弯曲部件中，而最终产品不必经受随后特别的退火或可比拟的热处理。55.本发明不限于该实施例，而是可在公开的范围内多样化变化。56.在说明书和/或附图中公开的所有单个特征和组合特征被视为对本发明重要的。









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