Dünnbandgießen von hochsiliziumhaltigem Elektroband

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432395971

Nicht-kornorientierte Elektrobleche sind siliziumlegierte Eisenlegierungen und werden aufgrund der weichmagnetischen Eigenschaften in Rotoren und Statoren von elektrischen Motoren verbaut. Für den industriellen Einsatz in den relevanten Anwendungsbereichen werden Elektroblechdicken von 0,1-1 mm bevorzugt. Durch die Steigerung des Si-Gehaltes der Legierung des Elektroblechs können die weichmagnetischen Verluste deutlich reduziert werden. Aus der Literatur kann entnommen werden, dass bei einem Si-Gehalt von 6,5 Gew.-% hervorragende weichmagnetische Eigenschaften erreicht werden können. Allerdings verspröden die Elektrobleche mit zunehmenden Si-Gehalt und die Verarbeitung der Elektrobleche beispielsweise durch Walzen wird erheblich beeinträchtigt. Bei zu hohen Legierungsgehalten bricht das Elektroband während des Walzens, sodass die erforderlichen Dicken nicht erreicht werden können. Daher sind die Legierungen, welche über die klassische Flachstahlerzeugungsroute, bestehend aus Stranggießen, Warmwalzen und Kaltwalzen, hergestellt werden können, auf 3,5 Gew.-% Silizium begrenzt. Durch das Bandgießen können endabmessungsnahe Gussbänder mit einer Dicke von 1-3 mm direkt aus der Schmelze erzeugt werden. Auf diese Weise ist es einerseits möglich, die Prozesskette erheblich zu reduzieren und somit Ressourcen einzusparen. Andererseits wird durch das endabmessungsnahe Gießen der Walzaufwand erheblich reduziert, sodass gegenüber der konventionellen Route höhere Si-Gehalte realisiert werden sollten. Im Rahmen der ersten Förderperiode konnte die prinzipielle Herstellbarkeit von Legierungen mit 6,5 Gew.-% bzw. 4,5 Gew.-% Si mittels Bandgießen, Warm- und Halbwarmwalzen im Dickenbereich von 0,35-0,55 mm nachgewiesen werden. Die damit erzielbaren weichmagnetischen Messungen zeigen bereits vielversprechende Ergebnisse. Um das volle Potential des Bandgießverfahrens und der hochsiliziumhaltigen Legierungen auszuschöpfen, wird in einer weiteren Förderperiode angestrebt, dünnere Blechdicken zu erzielen, die metallurgische Reinheit der Gussbänder, die Oberflächenqualität und die Schlussglühparameter weiter zu optimieren. Weiterhin soll das Verständnis vertieft werden, inwiefern durch die Überhitzung beim Bandgießen die Textur im schlussgeglühten Zustand optimiert werden kann und wie die im bandgegossenen Material vorliegende Si-Seigerung die weichmagnetischen Eigenschaften beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen