PL114545B1 - Method of manufacture of electromagnetic silicon steel - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 31.05.1982 114545 Int, Cl.2 C21D 1/78 H01F 1/04 Twórca wynalazku: Edward George Cboby Uprawniony z patentu: Allegheny Ludlum Industries, Inc., Pitteburgh (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób wytwarzania elektromagnetycznej stali krzemowej i # Przedmiot-em wymaflaizlku jieisit sposób wyftwairza- nda elektromagnetycznej staiM Jcnzemnoiwej o zo¬ rientowanej stiruiktuirize dasizlkowej. i pnizariilkaJinosci co naijmmieij 0,0G23E Hto w polu magneftyicznyim o natezeniu 796.77 A/im.

Laboratoryjnie badania wylkazaiy, ze pewme o- rientowane stale krzemowe inhiilbitowaine azot¬ kiem glinowym uzyislkuja dolbre wlasciwosci ma¬ gnetyczne po wyzanzeniu w atmosferze zawiera¬ jacej azot, na(tomiast niezadowallaijace wlasciwos¬ ci po podoibnylm wyizamzanki w atmosferze wodo¬ ru. PtrizypusEicza sie, ze stale te sa niedostatecz¬ nie inhiibiltowaine i ze • w azasie wyzainzamia w at¬ mosferze zawierajacej azot pierwiastek ten pitfze- nika do stali, polepszajac dharalklteirysltyke jeij in- hibitowania, a sikutkiem tego i wlasciwosci mag¬ netyczne.

A/tmosfera zawierajaca azot jest korzystna w warunkach lalboratoryjinyidh leciz nie zawiaze !# wa¬ runkach panujacych w stalowni. Wyzarzenie na sfkale przemyslowa, gdizde stal jest poddawana obróbce w postaci zwojiu, co utrudnia dyfuzje azotu.

W belgijskim opisie patentowym mir 819 222 i w ijaponskim opisie patentowym aur 64S5/74 przed¬ stawiono siposób, w Iktóryim inhibitowana azotkiem glinu, oirienltowana stal krizemowa wyzairza siie po powileczendu jaj azoltonoisna siibsitancja. iW sjpoiso- bde przedstawionym w patencie beflgijisfciim sltotsu- 10 je sie azoltki imeltali, natomiiast w patencie japon- skiiim jodek amonu. Stosowanie -tych zwiazków nie jest jiedinak 'korzystne. Aizatiki metali rnuisza byc bardzo doiklaidnie roizdiroibnione, w prizeoiwnym przypadku osadzaja sie w kapieli powlejkajacej, a naniesieniie ich jesit tiruldne i Ikoisiatowine. Jodeik anionu w wysoikiej terniperatucrize roziklada sie z wydzieleniem azotu, co znacznie zmniejisza efek¬ tywnosc iprocesiu. Stasiujac jodeik amonu mozna u- zyskac slta.ll o iprizenikailnoisci nie przelkraiozajjacej 0,00225 Hta przy 7195.77 A/m.

Celem niniejszego wyinalalztou jest ^pracowanie sposobu wytwaanzania eletetax)ima^eityic3zneij scalili 1B krzemowej o minimalnej przenilkalnosci 0,00232 H/im pnzy 79(5.77 A/m, który umozliwia doMad- niejsize rozprowadzenie azotu przy wyzarzaniu, co eliminuje taudnosci napotykane pnzy stosowaniu atmosfery izawierajacej azot,- Osiaga sie to pnzez 20 sitoisiowanie powloki zawierajacej azotonosna sub¬ stancje, z .^pipy amidów i imMów organicznych i {nieorganicznych kwasów.

Wedlug wynallaizku, stop stalli kmzernowej pod¬ daje sie (konwencjonalnej obróibce, obejmujacej od- 25 lewanie, walcowanie na goraco, walcowanie na ziimno przy redukcji co najmniej 7i5l°/o, odwegla- nie i koncowe wyzarzenie teksturujace. Przed kon¬ cowym wyzarzeniem teksturujacym stal (powieka sie przy dodaniu do podstawowej powloki aimddu so i/luto imidiu organicznego i^lulb nieorganicznego 114 545114 545 kwasu. Szczególowy sposób postepowania nie ma istotnego •znaczenia i maze ibyc zgodny z poda¬ nym ' w licznych publikacjach, miedzy innymi w opisach patentowych St. Zjedtn. Am. nr nr 3 855 018, 3 855 020 i 3 866 021. Stop poddawany powlekaniu zawiera w % wagowych: wegla do 0,07*/», krze¬ mu 2,8-^/o, manganu 0,03—O^/t, siarki i/lub selenu 0,01—0,09%, glinu 0,015—0,04*/o, lazotu do 0,02Vo, miedzi do 0,5»/o boru do 0,0036M. Ogólna regula jest, ze reszte do 100%> stanowi zasadniczo zelazo. Wynalazek nie wyklucza- jednak obecno¬ sci innych pierwiastków polepszajacych wlasciwo¬ sci magnetyczne i/lub obróbke, f^zedmiotem wynalazku. jest równiez zawiera¬ jacy amioV iAub ta|d organioznego i/luib nieorga¬ nicznego kwaisu material na powloki stosowane w prodpfeji elektromagnetycznej stali krzemowej o ^zorientowanej "staiifatuirze daszkowej i pnzenikal- nosci co najimafoejj),00232 H/m przy 795.77 (A>m.

Material powloki sklada sie zasadniczo z (a) 100 czesci wagowych co najmniej jednej substan¬ cji z grupy obejmujacej bor, zwiazki boru, siar¬ ke, zwiazki siarki, selen, zwiazki selenu oraiz tlen¬ ki i wodoiroitileniki magnezu, wapnia, glinu, tytanu i manganu i (b) 4—1-20 czesci wagowych co naj¬ mniej jednego amidu i/lujb imidu organictznego i/lub nieorganicznego kwasu.

Amidy i/Iulb imidy sa ikonzyatnie obecne w ilosci 10—40 czesci wagowych. Ze zwiekszeniem ich ilosci wzrasta przeniilkamosc, lecz w pewnym stopniu wzrastaja równiez straty rdzeniowe. Ty¬ powymi przykladami tych zwiajzków pa kwas sul- famincwy i mocznik. Kwas sulfaminowy jest mo- noamiidem kwasu siaulkowego, a mocznik jest diwu- amidem kwasu weglowego.

Amidy i imidy stosowane w sposobie wedlug wynalazku sa iszczególnie efektywne, poniewaz nie hydrolizuja w mieszaninie powlokowej, dzieki cze¬ mu nie traci sie azotu w itralkcie nakladania i su¬ szenia powloki. Azot ulega uwollnieniu dopiero w goncowym etapie prazenia. Azot amidowy i irnii- dowy jest kowalencyjnie izwiaizany z funkcja kwa¬ sowa.

^Wynalazek jest zilustrowany (ponizszymi przy¬ kladami, w których jako powloki zastosowano ma¬ terialy zawierajace 100 czesci wagowych tlenku i wodorotlenku magnezu, obecnie stanowiace eklad- ndlM (korzystne.

Przyklad I. Wytop sitali odlewa sie i prze¬ rabia na stal krzemowa o orientacji daszkowej.

Sklad stali jest nastepujajcy (w •/• wagowych): C O,05#>/o, Mn 0,13M, Si 2,85tyo, S 0,031%, Al 0,0fl3°/e, N 0,0056Vo, Fe uzupelnienie do 100. Obróbka obej¬ muje wygrzewanie w ciagu kilku godzin w wyso¬ kiej temperaturze, walcowanie na griAfcco do gru¬ bosci okolo 2,4 mm, norimailiizowanie, walcowanie na zimno do koncowej grubosci okolo 0,3 mm, od- weglanie w leanperatiurze 800°C w mieszaniinie wil¬ gotnego wodoru i azotu, nalozenie powloiki i kon¬ cowe wyzarzanie teksturujace w temperaturze o- kolo 1180° w jednej lufo dwóch atmosferach.

Powloki maja nastepujacy sklad: (I) 100 czesci MgO, (II) 100 cescl MgO + 5 czesci Ti02 + 1,5 czesci H3BO3, (III) 50 czesci MgO + 50 czesci kwa- 10 15 25 30 35 40 45 50 60 65 su suKaminowegO'. Sklad atmosfery jest nasttejpu- jacy: (A) H2 i (B) 25%> N2 + 7I5%> H2 (oibjetoscio- wo).

Stall bada sie na przenikalnasci i straty rdzenio¬ we. Wyniki pnzedsitawione w ponizszej tablicy u-- szeregowano w taki sposób, by odzwierciedlic wplyw zastosowanej powloki i atmosfery.

Tablica 1 Powlo¬ ka I I I H II II III 1X1 Atmo¬ sfera A A A B B B A A - , PrzeniikiaHno^sc H/m przy 796.77 A/m —^ 0,00219 0,0023 0,0024 0,00236 0,00236 0,00234 0,00230 0,00236 Straty (rdze¬ niowe walta/kg przy imd'uikloji magnetycznej 1,7 T 2^08 1,74 1,83 11,67 1,712 1,74 U54 \1j56 Z danych przedBltawionych w tablicy I wynika, ze dodatek kwaisu isulKamdnowego do podstawowe¬ go materialu powloiki polepsza wlasciwosci istali.

Stal ipowleczona powloka III ma wyzsza przeni- kainosc i nizsze straty irdzeniiowe niz stale powle¬ czone powlokami I i II, pótatoo tego, ze stal po¬ wleczona powloka II byla w koncowym etapie poddana laboratoryjnie wyzarzeniu w atmosferze zawierajacej azot, natomiast stal powleczona po¬ wloka III nie byla poddawana tej obróbce. Spo¬ sród ifcrzech stosowanych ipowilok jedynie powloka III zawiera amid i/iluto iimid organicznego i/lub niieorganicznego kwasu i jedynie ta stad wyfkazuje straty rdzeniowe ponizej lfi wata/kg przy indukcji magnetycznej 1,7 T.

Przyklad II. Wytop stali odlewa sie i prze¬ rabia na stal (krzemowa o orientacji daszkowej.

Sklad sitali jest nastepujacy (w •/• wagowych: C 0,06, Al O,O)10M>, N 0,0Otf4M, Cu O^P/ft, B 0,005l%, Fe uzaipelnienie do 100. Obróbka obejmuje wygrzewanie w ciagu kilku godzin w wysokiej temperaturze, walcowa^ nie na goraco do grubosci okolo 2,4 mm, normali¬ zowanie, *walcowanie na zimno do koncowej gmi- bosci okolo 0,3 mim, odiwegUantie (w itemjpemaituiiize 800°C w mieszaninie wdUgiotnego wodoru i azotu, nalozenie powloki i koncowe wyzarzenie teksturu¬ jace w ftemperatuiiize okolo lll80°C w jednej lub dwóch atmosferach.

Powloki maja nastepujacy sklad: (I) 100 czesci MgO, (II) 100 czesci MigO + 6 czesci TK)2 + 1,5 czesci H$B08, (III) 90 czesci MgO + 10 czesci kwa¬ su siulfaminowego, (IV) 80 czesci MigO + 20 czesci kwasu suiilfamdinowego i (V) 6(0 czesci MgO + 50 czesci kwasu saidfaminowego. Sklad atmosfery jest nastepujacy: (A) H2 i (B) 2Bfh N2 + 75Vo H2 (obje¬ tosciowo).

Stale bada sie na piizenikalnosc i straty rdze-114 545 ndowe. Wyniki przedstawione w ponizszej talbOlky uszeregowano w itaiki sposób, by oidbwierciedlic wplyw zastosowanej powloki i atmosfery.

Tablica 2 Powlo¬ ka I 1 .11 ni Atimo- ¦stfera A A B < © A A a 1 Ponzenfikalnosc Hta przy 795.77 A/m liSHS!' Straity rdze¬ niowe waita/kg ipnzy indukcji imagm. 1,7 T 1,69 1,64 1,68 1,712 ly53 1,56 1,58 Dane ipnzeKistawiotne w taOblliicy 2 panowanie wy¬ kazuja korzystny wplylw ofbecnoóci w ipolwloce a- midu i/lub iimidiu organicznego i/Mb nieoa^anicz- nego ktwasu. Wprawdzie paraenikaJinosc isitali jest zadowalajaca niezaleznie od skladu [powloki i at¬ mosfery/ lecz jedynie sltal powilecjzona powloka zaiwierajaca kwais isullfaminowy wykazuje niskie stiraity irdizeniioiwe. Stralty rdzeniowe stali powie- Gzonych powlokami III, IV i V wynosza ponizej 1,650 wata/kg przy indukcji magnetycznej 1,7 T, wykazujac pewien wzrost ze wzrostem zawartosci sulfaminowegO' Ikwaisu.

Wynalazek nie ogranicza Sie do (podanydh przy¬ kladów, .dopuszczajac rózne imody(fikaqje i zaistoi- sowania sposobu. iZa>s trizezenia patenitoiwe ,1. .Sposób wyitwainzania ^elekta)niaignetyiaznelj sta¬ li krzemowej o zorienitowanej Strukturze daszko¬ wej i o pnzenilkainosci co najimniej 0,00232 HTIm w polu magnetycznym o naltezemiu 71915.77 Ayim obej¬ mujacy (spomajdzenie stopu o slkllaidizie w % wago- 10 15 20 25 30 40 wych: wegla ido 0,07%, krzemu 2,8—4)°/o,' manganlu 0,03^0,24%, sdaUki i/lub seilemu 0,01—0,09%, glinu 0,015--0,04P/o, azotu do 0,i02%, miedzi do 0,5%, bo¬ ru do 0,0035%, zelazo do 100%, odlewanie powyz¬ szego stopu, walcowanie na goraco, walcowanie na zimno ipnzy redukcji grubosci co majlmniej 7.51%, od- wejgflanie i koncowe tekisitulrowainie, znamienny tym, ze powieiizchnie stali z wymienionego stopu po¬ wleka sie. kompozycja skladajaca ze 100 czesci wagowych ico najmniej jednej suibistanidjii z grrupy - obejmujacej lbo-r, zwiazki ibonu, siarike, zwiajzki siarki, selen, zwiazlki selenu, itlenlki i wodorotlen¬ ki magnezu, waipnia, glinu, tytanu i (manganu oraz 4—li20 ozejsci wagowydh co* najunniej jednego ami¬ du i/lufo imddiu organicznego i/1'uib ndeoiganiczne- go kwasu i pmzelprowaldiza Isie koncowe wyzarze¬ nia teksturujace powleczonej stali. 2. Slposób wedlug zaisitriz. 1, znamienny tym, ze Stal powleka sie kompozycja, która zawiera: 10—40 czesci wagowyidh co naijlmniiejj jednego amdidu i/Hub imidu organicznego i/lulb nieorganicznego kwasu. 3. sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stal powleka sie kompozycja, która zawiera aimid i/lub imM organicznego i/lulb nieorgandiciznego kwasu z grupy obejmujacej kwas sufliairndnowy i mocznik. 4. Sposólb wedlug zastriz. 3, znamienny tym, ze stal pokrywa sie kompozylcja, która zawiera kwas sulfaiminowy. v ' 5. Spoisób wedlug zasltrz.-l, znamienny tym, ze stal ipokrywa sie ikomipozyioja, fktora zawiera 100 czesci wagowych tlenku i/lluib wodarotielnlku ma¬ gnezu. 6. Sposób wedlug zastriz. 5, znamienny tym, ze siad pokrywa sie kompozycja, która izawiera' 10^-^40 cizesoi wagowyidh co nlajimniej jednego amidu i/lub imiidu organicznego i/lub nieorganicznego kwaisu. 7. Spoisób wedlug zastnz. 5, znamienny tym, ze stal pokrywa sie kompozycja, która zawieja amid i/liulb imid organicznego i/luib nieorganicznego kwa¬ su takiego jak kwais isuHfaminowy i mocznik. 8. Sposób wedlug zaStirz. 7, znamienny tym* ze stad pokrywa sie kompozycja, która zawiera kwas siuilamiinowy.