PL116515B1 - Composition on the basis of refractory oxide for coating of silicon steel with goss texture,with boron addition - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja na bazie tlenku trudno topliwego do powlekania stali krzemowej o teksturze Gossa, z dodatkiem boru.Znane jest nakladanie na stal krzemowa powlo¬ ki z dodatkiem boru, do której dodaje sie dwu¬ tlenku manganu. Tlen zawarty w dwutlenku man¬ ganu przyczynia sie do powstawania powloki o wysokiej jakosci, która poddaje sie ostatecznemu wyzarzaniu normalizujacemu w atmosferze o ni¬ skiej temperaturze rosy.Poniewaz zgorzelina stali krzemowej powinna zawierac pewne ilosci tlenu aby umozliwic po¬ wstawanie na powierzchni stali powloki o wyso¬ kiej jakosci, stosuje sie dodawanie tlenu do zgo¬ rzeliny. Jest to konieczne poniewaz z uwagi na wyzarzanie normalizujace w atmosferze o niskiej temperaturze rosy zawartosc tlenu w zgorzelinie jest zwykle niewielka. Tlen jest dodawany do zgo¬ rzeliny w postaci dwutlenku manganu, dodawane¬ go do powloki. Jednakze z uwagi na duza gestosc i nierozpuszczalnosc dwutlenku manganu trudne jest uzyskanie go w postaci zawiesiny.Znane jest z opisu patentowego St. Zjedn. Ame¬ ryki nr 3 932 201 zastosowanie powloki zawieraja¬ cej siarczan, a mianowicie siarczan magnezu i nad¬ manganian cynku.Zgodnie z wynalazkiem kompozycja zawiera 100 czesci wagowych co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodorotlenki, wegla¬ ny i borki magnezu, wapnia, glinu i tytanu, do 10 15 20 25 30 100 czesci wagowych co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej bor i jego zwiazki, przy czym powloka zawiera wagowo co najmniej 0,1% boru, ^)d 0,5 do 50 czesci wagowych siarczanu manganu, do 50 czesci wagowych tlenków mniej trwalych niz Si02 w temperaturze do 1180°C, przy czym sa to tlenki pierwiastków róznych od beru, do 40 czesci wagowych Si02, do 20 czesci wagowych substancji ograniczajacych rozrost ziaren wybra¬ nych z grupy obejmujacej zwiazki siarki, siarke, zwiazki azotu, selen i zwiazki selenu oraz do 10 czesci wagowych topników. Jedna czesc wagowa zdefiniowano dla celów niniejszego opisu jako jedna setna calkowitego ciezaru co najmniej jed¬ nego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodo¬ rotlenki, weglany i borki magnezu, wapnia, glinu i tytanu. Korzystnie kompozycja zawiera co naj¬ mniej 0,2% boru.Korzystnie kompozycja zawiera od 2 do 30 czes¬ ci wagowych siarczanu magnezu. Stal zawieraja¬ ca powloke wedlug wynalazku wykazuje w polu magnetycznym o natezeniu 800 A/m przenikalnosc magnetyczna co najmniej 2350 • 10-6 H/m i stra- tnosc rdzenia do 1,59 W/Kg przy indukcji 1,7 T i czestotliwosci 60 Hz a korzystnie stal wykazuje w polu magnetycznym o natezeniu 800 A/m prze¬ nikalnosc magnetyczna co najmniej 2375 • 10-6 H/m oraz stratnosc rdzenia do 1,545 W/Kg przy induk¬ cji 1,7 T i czestotliwosci 60 .Hz.Stale krzemowe zawierajace dodatek boru sa 116 5153 116 515 4 poddawane wyzarzaniu normalizujacemu (odwe- glaniu) w atmosferze o niskiej temperaturze rosy, poniewaz polepsza to ich wlasciwosci magnetycz¬ ne.Korzystnie stal odwegla sie w atmosferze zawie¬ rajacej wodóf, majacej temperature rosy od —6°C do +45°C. Atmosfera zawierajaca wodór stanowi mieszanine wodoru i azotu.Korzystnie atmosfera zawierajaca wodór ma temperature rosy od +5°C do +30°C. Odweglanie prowadzi sie w temperaturze od 760°C do 840°C, a korzystnie w temperaturze okolo 800°C, czas wygrzewania wynosi zwykle od 10 sekund do 10 minut.Jako topniki dodawane do powloki stosuje sie tlenek litu, tlenek sodu oraz inne tlenki stosowa¬ ne w stanie techniki. Do tlenków mniej trwalych niz ' Si02 *w temperaturze do 1180°C naleza tlenki manganu i zelaza. Tlenkiem mniej trwalym niz Si02 jest tlenek majacy energie swobodna powsta¬ wania mniej ujemna niz Si02 w warunkach wy¬ zarzania w wysokich temperaturach.Istotnymi skladnikami powloki wedlug wyna¬ lazku jest siarczan manganu i bor. Siarczan man¬ ganu przyczynia sie do tworzenia powloki o wy¬ sokiej jakosci ze stali z dodatkiem boru, podda¬ wanej wyzarzaniu normalizujacemu w atmosferze o niskich temperaturach rosy. Dodatek boru po¬ prawia natomiast wlasciwosci magnetyczne stali.Siarczan manganu dodaje sie w ilosci od 0,5 do 50 czesci wagowych, korzystnie od 2 do 30 czesci.Bor dodaje sie w ilosci co najmniej 0,1% wago¬ wo, korzystnie co najmniej 0,2%. Typowym zró¬ dlem boru sa: kwas ortoborowy, stopiony kwas ortoborowy (H202), nadboran amonowy i boran sodowy. 10 20 25 wynosi do 1,59 W/kg przy indukcji 1,7 T i czesto¬ tliwosci 60 Hz. Rekrystalizacja pierwotna naste¬ puje w czasie wyzarzania normalizujacego.Rozwiazanie wedlug wynalazku umozliwia za¬ stapienie dwutlenku manganu stosowanego w zna¬ nych rozwiazaniach siarczanem manganu. Siarczan manganu dostarcza zgorzelinie tlenu, podobnie jak dwutlenek manganu, i jest latwo rozpuszczalny w powloce, natomiast dwutlenek manganu jest nie¬ rozpuszczalny i dodawanie go do powlok: w po¬ staci zawiesiny jest utrudnione.Powloka otrzymana z kompozycji wedlug wyna¬ lazku, nakladana na tasme ze stali krzemowej, walcowana na goraco a nastepnie na zimno, przed poddaniem tasmy ostatecznemu wyzarzaniu nada¬ jacemu stali teksture Gossa, poprawia wlasciwosci magnetyczne stali krzemowej, uzywanej w elektro¬ technice. Polepszenie wlasciwosci stali krzemowej jest spowodowane dodaniem siarczanu manganu oraz boru. Siarczan manganu poprawia przylega¬ nie powloki do tasmy ze stali krzemowej, zwieksza jednorodnosc powloki oraz izolacje elektryczna.Siarczan manganu wyzwala tlen, który po doda¬ niu do zgorzeliny przyczynia sie do powstania na powierzchni tasmy powloki o wysokiej jakosci.Rozpuszczalnosc siarczanu manganu zapewnia je¬ go równomierne rozmieszczenie w zawiesinie. Obe¬ cnosc boru polepsza wlasciwosci magnetyczne, zwiekszajac przenikalnosc magnetyczna przy zmniejszeniu stratnosci rdzenia.Przedmiot wynalazku zostal przedstawiony w ponizszych przykladach.Przygotowano trzy wytopy (A, B, C) stali krze¬ mowej z których uzyskano po odlaniu i obróbce stal o teksturze Gossa.Sklad wytopów przedstawia tablica I.Tabl i c a I Sklad (% wagowe) Wy¬ top A B 1 c c 0,031 0,032 0,030 Mn 0,032 0,036 0,035 S 0,02 0,02 0,02 B 0,0011 0,0013 0,0013 N 0,0047 0,0043 0,0046 Si 3,15 3,15 3,15 Cu 0,32 0,35 0,31 Al 0,004 0,004 0,004 Fe reszta reszta reszta Sposób nakladania powloki nie jest istotny dla procesu wedlug wynalazku. Korzystnie stosuje sie nakladanie powloki w postaci zawiesiny w wo¬ dzie lub nakladanie elektrolityczne. Skladniki po¬ wloki mozna nakladac jednoczesnie lub kolejno warstwami.Stal krzemowa po wyzarzaniu rekrystalizujacym pokrywa sie powloka wedlug wynalazku majaca wagowo * 100 czesci co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodorotlenki, wegla¬ ny i borki magnezu, wapnia, glinu i tytanu, do 100 czesci co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej bor i zwiazki boru, przy czym po¬ wloka zawiera wagowo co najmniej 0,1% boru, oraz od 0,5 do 50 czesci siarczanu manganu. Gru¬ bosc tasmy stali nie przekracza 0,5 mm a jej prze¬ nikalnosc magnetyczna wynosi 2350 • 10-6 H/m w polu o natezeniu 800 A/m, zas stratnosc rdzenia 65 Obróbka stali obejmowala wygrzewanie przez wiele godzin, walcowanie na goraco na tasme o grubosci 2 mm, walcowanie na zimno, wyzarza¬ nie normalizujaces w temperaturze okolo 950°C, walcowanie na zimno na ostateczna grubosc, od¬ weglanie w atmosferze zawierajacej 80% N2 i 20% H2 o temperaturze rosy równej okolo +10°C, nakladanie powloki oraz wyzarzanie nadajace sta¬ li teksture Góssa, w atmosferze wodoru i tempe¬ raturze do 1180°C.Przygotowano dziewiec mieszanin powlokowych.Kazda mieszanine nalozono na jedna próbke z kazdego wytopu. Sklad mieszanin przedstawia tablica II. .Wartosci próby Franklina dla próbek z wytopu A (od A-l do A-9) z nalozona powloka okreslono dla cisnienia 5,88 • 106. Idealny izolator ma wartosc próby Franklina równa 0, natomiast idealny prze-116 515 Mieszanina 1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 Tablica II MgO (czesci wagowe) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 H3BO3 (czesci wagowe) 0 0 4,57 (0,8% B) 4,57 4,57 4,57 4,57 4,57 4,57 MnS04 • H20 (czesci wagowe) 0 1,94 1,94 3,89 5,83 7,78 9,72 19,44 29,16 | wodnik ma wartosc próby Franklina równa 1 am- per.Wyniki próby Franklina podaje tablica III.Mieszanina 1 2 f 3 4 5 6 1 7 8 1 9 Tablica III Próba A-l A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 A-9 Wartosc próby Franklina 0,92 0,87 0,86 0,79 0,81 0,82 0,85 0,84 0,79 | Wartosci próby Franklina maleja od 0,92 do 0,79 w miare dodawania siarczanu manganu do po¬ wloki. Próba A-l pokryta czystym tlenkiem ma¬ gnezowym wykazywala wartosc próby Franklina równa 0,92. Nizsza wartosc równa 0,87 wykazuje pró¬ bka A-2. Próbka A-2 rózni sie od próbki A-l do¬ datkiem 1,94 czesci wagowych siarczanu manganu do wody, na kazde 100 czesci wagowych tlenku magnezowego. Próbki od A-4 do A-9 wykazuja dalszy spadek wartosci próby Franklina, spowo¬ dowany wiekszymi dodatkami siarczanu manga¬ nu. Stwierdzono, ze siarczan manganu polepsza wlasciwosci izolacyjne powloki.Przeprowadzono pomiary przenikalnosci magne¬ tycznej i stratnosci rdzenia dla kazdego wytopu.Wyniki zostaly zestawione w tablicy IV.Tablica IV wykazuje polepszenie wlasciwosci magnetycznych przy dodaniu boru do powloki.Wartosci przenikalnosci magnetycznej próbek A-2, B-2, C-2, do których nie dodano boruy wynosily 2371-10-6 H/m, 2189 • 10-6 H/m i 2358 - 10~6 H/m, natomiast wartosci przenikalnosci próbek A-3, B-3, C-3 do których dodano boru wynosily 2406 • 10-6 10 20 25 30 35 40 45 50 Mie¬ sza¬ nina 1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 Tablica IV Wytop A Perm.*) 2372 2371 2406 2403 2405 2409 2419 2405 2403 WPP**) 1,609 1,604 1,479 1,507 1,479 1,456 1,476 1,492 1,492 B Perm. 2279 2189 2396 2381 2383 2383 2403 2401 2395 WPP 1,724 1,997 1,494 1,467 1,465 1,454 1,470 1,450 1,479 C Perm. 2370 2358 2411 2416 2412 2426 2416 2417 2400 WPP 1,631 1,618 1,483 1,476 1,465 1,437 1,472 1,476 1,481 1 *) Przenikalnosc magnetyczna xl0-6 H/m przy 800 A/m.**) Stratnosc rdzenia (W/kg) przy indukcji 1,7 T.H/m,2411 • 10-6 H/m. Wartosci stratnosci rdzenia pró¬ bek A-2, B-2,C-2 bez dodatku boru wynosily 1,604 W/kg, 1,997 W/kg, 1,618 W/kg, natomiast wartosci te dla próbek A-3, B-3, C-3 z dodatkiem boru, wynosily 1,479 W/kg, 1,494 W/kg, 1,483 W/kg.Zastrzezenia patentowe 1. Kompozycja na bazie tlenku trudno topliwego do powlekania stali krzemowej o teksturze Gossa, z dodatkiem boru, poddawanej wyzarzaniu tekstu- ryzujacemu po nalozeniu powloki, znamienna tym, ze zawiera 100 czesci wagowych co najmniej jed¬ nego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodo¬ rotlenki, weglany, i borki magnezu, wapnia, glinu i tytanu, do 100 czesci wagowych co najmniej jed¬ nego zwiazku z grupy obejmujacej bor i jego zwiazki, przy czym powloka zawiera wagowo co najmniej 0,1% boru, od 0,5 do 50 czesci wagowych, siarczanu manganu, do 50 czesci wagowych tlen¬ ków mniej trwalych niz Si02 w temperaturze do 1180°C, przy czym sa to tlenki pierwiastków róz¬ nych od boru, do 40 czesci wagowych Si02, do 20 czesci wagowych substancji ograniczajacej rozrost ziaren, wybranych z grupy obejmujacej siarke, zwiazki siarki, zwiazki azotu, selen i zwiazki se¬ lenu, oraz do 10 czesci wagowych topników, przy czym 1 czesc wagowa jest zdefiniowana jako jed¬ na setna calkowitego ciezaru co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodorotlen¬ ki, weglany i borki magnezu, wapnia, glinu i ty¬ tanu. 2. Kompozycja wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera co najmniej 0,2% wagowych boru. 3. Kompozycja wedlug zastrz. 1 albo 2, zna¬ mienna tym, ze zawiera od 2 do 30 czesci wago¬ wych siarczanu manganu. PL PL PL

Claims (3)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Kompozycja na bazie tlenku trudno topliwego do powlekania stali krzemowej o teksturze Gossa, z dodatkiem boru, poddawanej wyzarzaniu tekstu- ryzujacemu po nalozeniu powloki, znamienna tym, ze zawiera 100 czesci wagowych co najmniej jed¬ nego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodo¬ rotlenki, weglany, i borki magnezu, wapnia, glinu i tytanu, do 100 czesci wagowych co najmniej jed¬ nego zwiazku z grupy obejmujacej bor i jego zwiazki, przy czym powloka zawiera wagowo co najmniej 0,1% boru, od 0,5 do 50 czesci wagowych, siarczanu manganu, do 50 czesci wagowych tlen¬ ków mniej trwalych niz Si02 w temperaturze do 1180°C, przy czym sa to tlenki pierwiastków róz¬ nych od boru, do 40 czesci wagowych Si02, do 20 czesci wagowych substancji ograniczajacej rozrost ziaren, wybranych z grupy obejmujacej siarke, zwiazki siarki, zwiazki azotu, selen i zwiazki se¬ lenu, oraz do 10 czesci wagowych topników, przy czym 1 czesc wagowa jest zdefiniowana jako jed¬ na setna calkowitego ciezaru co najmniej jednego zwiazku z grupy obejmujacej tlenki, wodorotlen¬ ki, weglany i borki magnezu, wapnia, glinu i ty¬ tanu.

2. Kompozycja wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera co najmniej 0,2% wagowych boru.

3. Kompozycja wedlug zastrz. 1 albo 2, zna¬ mienna tym, ze zawiera od 2 do 30 czesci wago¬ wych siarczanu manganu. PL PL PL