PL114602B1 - Method of manufacture of electromagnetic silicon steel - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia elektromagnetycznej stali krzemowej o zorien¬ towanej teksturze Gossa.Znany sposób wytwarzania elektromagnetycznej stali krzemowej o zorientowanej teksturze Gossa, z zastosowaniem zawierajacej wodór atmosfery o punkcie rosy 266—289 K podczas koncowego wyza¬ rzania normalizujaco-odweglajacego, wykazuje pewne niedogodnosci i w rezultacie takiego pro¬ cesu normalizowania uzyskuje sie stal niepodatna na tworzenie powlok podstawowych.Celem wynalazku jest zapobiegniecie wymienio¬ nym niedogodnosciom. Cel ten osiagnieto przez o- pracowanie sposobu wytwarzania stali krzemowej o zorientowanej teksturze .Gossa, wykazujacej w polu magnetycznym o natezeniu 796 A/m, przeni- kalnosc magnetyczna wynoszaca co najmniej 0,00235 H/m, w którym stopiona stal krzemowa za¬ wierajaca 0,02—0,06% wegla, 0,0006—0,0080% boru, do 0,01% azotu, nie wiecej niz 0,008% glinu i 2,5— —4,0% krzemu, odlewa sie wlewek, walcuje sie wlewek na goraco na tasme, walcuje sie tasme na zimno w jednym lub wiecej przepustach, wyzarza 4 sie normalizujaco miedzy kolejnymi przepustami walcowania na zimno, walcowana na zimno tasme o grubosci koncowej, poddaje sie wyzarzaniu nor- malizujaco-odweglajacemu przez okres czasu wy¬ starczajacy na zmniejszenie zawartosci wegla w stali do ponizej 0,005%, regulujac czas tak, aby w 10 20 30 warstwie powierzchniowej o grubosci 10 ^um znaj¬ dowalo sie co najmniej 320 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowita wage stali, pokrywa sie tasme ogniotrwala tlenkowa powloka podsta¬ wowa i teksturuje sie przez koncowe wyzarzanie.Zgodnie z wynalazkiem wyzarzanie normalizujaco- -odweglajace przeprowadza sie w temperaturze 978—1366 K, w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy 266—316 K.Korzystnie, stopiona stal zawiera co najmniej 0,0008% boru.Sposobi wytwarzania stali krzemowych z za¬ stosowaniem w procesie obróbki wilgotnej atmos¬ fery odweglajacej, sa znane z opisów patentowych St. Zjedn. Am. nr nr 3 905 842, 3 905 843, 3 957 546 i 3 837 381.Poniewaz odweglanie przebiega najwydajniej w temperaturze' okolo 1075 K, korzystnie wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sie w tempe¬ raturze 1033—1089 K..Zgodnie z niniejszym wynalazkiem w powierzch¬ niowej warstwie o grubosci 10 \um szczególnie wazna jest zewnetrzna warstwa o grubosci 5 ^m, obejmujaca zgorzeline powstala w czasie konco¬ wego wyzarzania normalizujaco-odweglajacego.Tlen obecny w zgorzelinie w postaci tlenków ko¬ nieczny jest dla nadania powierzchni stali podat¬ nosci na tworzenie szerokiej gamy powlok pod¬ stawowych. Uzyskuje sie to zwiekszajac czas trwa- 1146023 114 602 4 hia wyzarzania normalizujaco-odweglajacego pod¬ dajac stal w krótkim okresie czasu dzialaniu wyz¬ szych temperatur lub stosujac inny dowolny spo¬ sób który jest oczywisty dla fachowca. Korzysci plynacej z tworzenia sie tlenków przeciwstawic nalezy koniecznosc uzyskania dobrych wlasciwosci magnetycznych.Wlasciwosci magnetyczne stali wytwarzanej ze stopionych stali zawierajacych bor polepszaja sie, gdy wyzarzanie normalizujaco-odweglajaoe prowa¬ dzi sie w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy, korzystnie 278—303 K. Przy uzyciu wysokich wartosci punktów rosy pozbawia sie boru zawie¬ rajaca bor stal, zmniejszajac jego dzialanie inhi- bitujaoe, powoduje' to pogorszenie wlasciwosci ma¬ gnetycznych. Walcowana na zimno stal poddaje sie wyzarzaniu normalizujaco-odweglajacemu w temperaturze 978^1366 K, przez' okres 10—600 s.Zawierajaca wodór atmosfera, w której prowadzi sie wyzarzanie normalizujaco-odweglajace skladac sie moze tylko z wodoru lub z wodoru i azotu.Z powodzeniem stosowano mieszanine gazów za¬ wierajaca 80% azotu i 20% wodoru.W procesie obróbki tasme stalowa pokrywa sie ogniotrwala tlenkowa powloka podstawowa, która zawiera co najmniej 50% MgO. ao 15 20 25 bosci nie wiekszej niz 0,51 mm bez wyzarzania miedzyoperacyjnego miedzy przepustami walcowa¬ nia na zimno.Szczególnie korzystne, wedlug wynalazku, stale zawieraja wagowo 0,2—0,06% wegla, 0,015—0,15% manganu, 0,01—0,05% pierwiastka z grupy obejmu¬ jacej siarke i selen, 0,0006—0,0080% boru, do 0,01% azotu, 2,5—4,0% krzemu, do 1,0% miedzi, nie wie¬ cej niz 0,008%! glinu i zelazo jako pozostalosc.Korzystnie stopiona stal zawiera co najmniej 0,0008% boru. Przenikalnosc magnetyczna stali o- trzymanej wedlug niniejszego wynalazku wynosi w polu magnetycznym o natezeniu 796 A/m co naj¬ mniej 0,00235 H/m.Szczególne cechy niniejszego wynalazku ilustru¬ ja podane nizej przyklady.Przyklad I. Próbki trzech wlewków A, B i C ze stali krzemowej normalizowano w temperatu¬ rze 1075 K przez okolo 300 s, przy punkcie rosy wynoszacym 272—311 K. Sklad chemiczny wlew¬ ków podano w tablicy J.Okreslono zawartosc tlenu w zgorzelinie dla próbek pochodzacych z kazdego wlewka. Wyniki tych badan wraz z warunkami panujacymi pod¬ czas wyzarzania normalizujaco-odweglajacego po¬ dano w tablicy 2.Wle¬ wek A B C C 0,038 0,030 0,043 ¦Mn 0,039 ' 0,034 0,035 ' S "¦ 0,020 0,020 0,020 Tabl B 0,0009 0,0011 0,0009 ica 1 *N 0,0041 0,0045 0,0049 : Si 3,17 3,12 3,24 Cu 0,36 P,35 0,34 Al 0,005 0,004 0,004 i Fe pozcstalosc pozostalosc pozostalosc Do zakresu niniejszego wynalazku nalezy takze sposób obróbki cieplnej walcowanej na goraco ta¬ smy.Korzystnie walcowana na goraco tasme o grubo¬ sci 1,27—3,05 mm walcuje sie na zimno do gru- 40 Próbka Al ¦ A2.A3 «l B2 B3 Cl c2 r c3 Tal Punkt rosy podczas normalizo¬ wania (K) • E72 283 311 272 283 311 272 £83 ^311 blica 2 Atmosfera normalizujaca <•/•) H2 80 N2 — 20 H2 80 N2 — 20 H2 H2 80 N2 — 20 H2 80 N2 — 20 H2 H2 80 N2 — 20 H2 80 N2 — 20 H2 Ilosc tle¬ nu * w zgo¬ rzelinie (czesc na milion) 49 197 349 26 152 328 24 172 360 50 55 Próbki Aj do A3, Bj do B3 i C^ do C3 pokryto ogniotrwalymi tlenkowymi powlokami podstawo¬ wymi na bazie MgO i poddano teksturowaniu na drodze koncowego wyzarzania w atmosferze wodo¬ ru, przy maksymalnej temperaturze wyzarzania 1450 K i zbadano jakosc otrzymanych powlok. Wy¬ niki badan podano w tablicy 3.Tablica 3 Próbka Al A2 AS Bl B2 ^3 Cl c2 c3 Ilosc tlenu * w zgorzelinie (cze¬ sci na milion) 49 197 349 26 152 328 24 172 360 Powloka odslonieta cienka i porowata matowa odslonieta cienka i porowata matowa odslonieta cienka i porowata matowa ¦• — w przeliczeniu na calkowita wage stali (tablica 2) 65 * _ w przeliczeniu na calkowita wage stali114 602 Poniewaz wysokojakosciowa powloka podstawo¬ wa powinna byc matowa, oczywiste jest, ze tylko powloki A3, B3 i C3 wykazuja podatnosc na two¬ rzenie powloki podstawowej na bazie MgO maja¬ cej dobra jakosc. Znamienny jest fakt, ze w zgo¬ rzelinie wszystkich tych próbek znajdowalo sie ponad 320 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowita wage stali.Z drugiej strony próbki A2, B2 i C2 zdolne by¬ ly do wytworzenia jedynie cienkich i porowatych powlok podstawowych, a próbki Al5 Bj i Cj do wytworzenia odslonietych powlok podstawowych.Zgorzelina kazdej z próbek A2, B2 i C2 zawierala ponizej 200 czesci na milion w przeliczeniu na cal¬ kowita wage stali, a zgorzelina kazdej z próbek Aj, Bj i Cj ponizej 50 czesci na milion w przeli¬ czeniu na calkowita wage stali.Przyklad II. Dwa wlewki D i E stopiono i wykonano z nich cewki ze stali krzemowej o zo¬ rientowanej teksturze Gossa, wykazujacej wysoka przenikalnosc magnetyczna. Sklad chemiczny wlew¬ ków podano w tablicy 4. 10 20 6 Po wyzarzeniu normalizujaco-odweglajacym za¬ wartosc wegla we wlewkach wynosila ponizej 0,005%.Zbadano zawartosc tlenu w zgorzelinie cewek poddanych wyzarzaniu normalizujaco-odweglaja- cemu. Wyniki tych badan oraz ocene utworzonych powlok podstawowych podano w tablicy 6.Tablica 6 Wle¬ wek D E Ilosc tlenu* w zgorzelinie (czesc na milion) 258 370 Powloka nierównomierna, bar¬ dzo cienka i porowa¬ ta, obszary przebar¬ wione równomierna, przewa¬ znie matowa * — w przeliczeniu «ia calkowita wage stali Wle¬ wek E C 0,030 0,030 - Mn 0,035 0,035 S 0,020 0,019 Tablica 4 Sklad (% wagowe) B 0,0009 0,0011 N • 0,0044 0,0046 Si 3,22 3,22 Cu 0,36 0,36 Al 0,004 0,004 Fe pozostalosc pozostalosc Sposób obróbki wlewków obejmowal kilkugo¬ dzinne wygrzewanie w podwyzszonej temperatuj rze, walcowanie na goraco do nominalnej grubosci wynoszacej 2,03 mm, wyzarzanie normalizujace walcowanej na goraco tasmy w temperaturze oko¬ lo 1222 K, walcowanie na zimno do koncowej gru¬ bosci, wykonywanie cewki, wyzarzanie normalizu- jaco-odweglajace w atmosferze zawierajacej 80% N2 i 20% H2, pokrywanie ogniotrwala tlenkowa powloka podstawowa na bazie MgO i teksturowa¬ nie na drodze koncowego wyzarzania w atmosfe¬ rze wodoru, przy maksymalnej temperaturze wy¬ zarzania 1450 K. Wyzarzanie normalizujaco-odwe- glajace^.prowadzono dwustopniowo stosujac wa¬ runki podane w tablicy 5.Charakterystyczne jest, ze wysokojakosciowa po¬ wloka podstawowa utworzyla sie na cewce z wlew¬ ka E, w której zgorzelinie znajdowalo sie 370 cze¬ sci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowita 40 wage stali, a nie na cewce z wlewka D, której zgorzelina zawierala jedynie 258 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowita wage stali.Jak stwierdzono juz powyzej, zgodnie z niniej¬ szym wynalazkiem w powierzchniowej warstwie 45 stali o grubosci |10 jwm znajdowac sie musi co naj¬ mniej 320 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowita wage 'stali. Cewki z wlewków D i E poddano nastepnie badaniom na przenikalnosc ma¬ gnetyczna i straty w rdzeniu/ Wyniki tych badan 50 podano w tablicy 7.Tablica 7 •Tablica 5 Wle¬ wek D E Pierwszy stopien tempe¬ ratura (K) 1075 1075 czas 120 120 punkt rosy 259 283 Drugi stopien tempe¬ ratura (K) - 1075 1075 czas (s) 120 120 punkt rosy (K) 283 •283 55 60 65 Wle¬ wek 0 E Straty w rdzeniu (wa¬ ty/kg przy indukcji magnetycznej 1,7 T) wewnatrz 1,456 na zewnatrz 1,628 wewnatrz 1,562 na zewnatrz 1,612 Przenikalnosc magnetyczna H/m (w polu magne¬ tycznym o nate¬ zeniu 796 A/m) 0,00240 0,00238 0,00237 0,002361 114 602 * Z danych zamieszczonych w tablicy 7 wynika, ze wlasciwosci magnetyczne cewki wykonanej z wlewka D sa lepsze od wlasciwosci magnetycznych cewki z wlewka E. Poddana wyzarzaniu jiormali- zujaco-odweglajacemu cewka D nie wytworzyla jednak ogniotrwalej tlenkowej powloki podstawo¬ wej na bazie MgO wykazujacej wysoka jakosc.Sposób wg ^ wynalazku prowadzi do otrzymania stali krzemowej o wysokiej przenikalnosci magne¬ tycznej z zawierajacej bor stali stopionej, pozwa¬ la jednoczesnie uzyskac na stali powloki podsta¬ wowe o dobrej jakosci.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania elektromagnetycznej stali krzemowej o zorientowanej teksturze Gossa, wyka¬ zujacej w polu magnetycznym o natezeniu 796 A/m przenikalnosc magnetyczna wynoszaca co najmniej 0,00235 H/m, polegajacy na tym, ze stopiona stal krzemowa zawierajaca 0,02—0,06% wegla, 0,0006— —0,0080% boru, do 0,011% azotu, nie wiecej niz 0,008% glinu i 2,5—4,0% krzemu, odlewa sie wle¬ wek, walcuje sie wlewek na goraco na tasme, wal¬ cuje sie tasme na zimno w jednym lub wiecej przepustach, wyzarza sie normalizujaco miedzy ko¬ lejnymi przepustami walcowania na zimno, walco¬ wana na zimno tasme o grubosci koncowej pod¬ daje sie wyzarzaniu normalizujaco-odweglajacemu przez okres czasu wystarczajacy na zmniejszenie zawartosci wegla w stali do ponizej 0,005%, regu¬ lujac czas tak, aby w powierzchniowej warstwie o grubosci 10 pan znajdowalo sie co najmniej 320 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowi¬ ta wage stali, pokrywa sie tasme ogniotrwala tlen¬ kowa powloka podstawowa i teksturuje sie przez 10 15 20 25 30 35 koncowe wyzarzanie, znamienny tym, ze wyzarza¬ nie normalizujaco-odweglajace przeprowadza sie w temperaturze 978—1366 K, w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy 266—316 K. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stopiona stal zawierajaca korzystnie co najmniej 0,0008% boru. 3. Sposób wedlug zastrz. d, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sia korzystnie w temperaturze 1033—1089 K. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sie w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy, korzystnie -278—303 K. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sie przez okres 10—600 s. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zawierajaca wodór atmosfere stosuje sie wo¬ dór i azot. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ogniotrwala powloke tlenkowa zawie¬ rajaca co najmniej 50% MgO. 8. Sposób wedlug zaslrz. 1, znamienny tym, ze walcowana na goraco tasme o grubosci 1,27—3,05 mm walcuje sie na zimno do grubosci nie przekra¬ czajacej 0,51 mm bez wyzarzenia miedzyoperacyj- nego miedzy przepustami walcowania na zimno. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stopiona stal zawierajaca dodatkowo 0,015—0,15% manganu, 0,01—0,05% pierwiastka z grupy Obejmujacej siarke i selen i do 1,0% mie¬ dzi. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze stosuj e sie .stopiona stal zawierajaca korzystnie co najmniej 0,0008% boru.DN-3, zam. 75/82 Cena 100 zl PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania elektromagnetycznej stali krzemowej o zorientowanej teksturze Gossa, wyka¬ zujacej w polu magnetycznym o natezeniu 796 A/m przenikalnosc magnetyczna wynoszaca co najmniej 0,00235 H/m, polegajacy na tym, ze stopiona stal krzemowa zawierajaca 0,02—0,06% wegla, 0,0006— —0,0080% boru, do 0,011% azotu, nie wiecej niz 0,008% glinu i 2,5—4,0% krzemu, odlewa sie wle¬ wek, walcuje sie wlewek na goraco na tasme, wal¬ cuje sie tasme na zimno w jednym lub wiecej przepustach, wyzarza sie normalizujaco miedzy ko¬ lejnymi przepustami walcowania na zimno, walco¬ wana na zimno tasme o grubosci koncowej pod¬ daje sie wyzarzaniu normalizujaco-odweglajacemu przez okres czasu wystarczajacy na zmniejszenie zawartosci wegla w stali do ponizej 0,005%, regu¬ lujac czas tak, aby w powierzchniowej warstwie o grubosci 10 pan znajdowalo sie co najmniej 320 czesci na milion tlenu w przeliczeniu na calkowi¬ ta wage stali, pokrywa sie tasme ogniotrwala tlen¬ kowa powloka podstawowa i teksturuje sie przez 10 15 20 25 30 35 koncowe wyzarzanie, znamienny tym, ze wyzarza¬ nie normalizujaco-odweglajace przeprowadza sie w temperaturze 978—1366 K, w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy 266—316 K.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stopiona stal zawierajaca korzystnie co najmniej 0,0008% boru.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. d, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sia korzystnie w temperaturze 1033—1089 K.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sie w zawierajacej wodór atmosferze o punkcie rosy, korzystnie -278—303 K.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wyzarzanie normalizujaco-odweglajace prowadzi sie przez okres 10—600 s.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zawierajaca wodór atmosfere stosuje sie wo¬ dór i azot.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie ogniotrwala powloke tlenkowa zawie¬ rajaca co najmniej 50% MgO.
8. 8. Sposób wedlug zaslrz. 1, znamienny tym, ze walcowana na goraco tasme o grubosci 1,27—3,05 mm walcuje sie na zimno do grubosci nie przekra¬ czajacej 0,51 mm bez wyzarzenia miedzyoperacyj- nego miedzy przepustami walcowania na zimno.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie stopiona stal zawierajaca dodatkowo 0,015—0,15% manganu, 0,01—0,05% pierwiastka z grupy Obejmujacej siarke i selen i do 1,0% mie¬ dzi.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze stosuj e sie .stopiona stal zawierajaca korzystnie co najmniej 0,0008% boru. DN-3, zam. 75/82 Cena 100 zl PL