PL128759B1 - Method of obtaining grain-oriented silicon steel - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali krzemowej o orientowanych ziarnach.Znane jest stosowanie stali krzemowej o orientowanych ziarnach, majacej postac arkuszy, w róznych dziedzinach elektrotechniki, w tym równiez do wytwarzania rdzeni transformatorów. Stal wytwarza sie przez odlewanie wlewka, ogrzewanie wlewka, na ogól w opalanym gazem piecu wglebnym, do temperatury odpowiedniej do walcowania na goraco w celu uzyskania kesiska lub bezposrednio goracowalcowanej tasmy. Goracowalcowana tasme, po wyzarzeniu i wytrawieniu, walcuje sie na zimno wjednym lub kilku przepustach, z zastosowaniem walcowania miedzyopera- cyjnego. Nastepnie stal poddaje sie normalizowaniu i w trakcie tej operacji nastepuje odweglenie.Nastepnie prowadzi sie koncowe wyzarzanie' teksturujace, w którym to etapie uzyskuje sie zadana orientacje krystaliczna. Na ogól przy otrzymywaniu tasmy goracowalcowanej bezposrednio z wlewka, wlewek ma temperature rzedu 1343,3°C.Podczas koncowego wyzarzania tekstury stal krzemowa ulega wtórnej rekrystalizacji, podczas której wzrastaja agregaty ziarn krystalicznych majace teksture Gossa czyli orientacje (HO) [001].Osie [001] duzych ziaren sa równolegle do plaszczyzny walcowania. Tak wiec material w postaci tasmy ma jeden kierunek latwego magnesowania, a mianowicie kierunek walcowania. W zastoso¬ waniach tego materialu, a zwlaszcza przy wytwarzaniu rdzeni transformatorów, wymagane jest by straty w rdzeniu byly niskie, gdyz w miare zmniejszania sie strat w rdzeniu maleje zuzycie energii cieplnej. Ponadto stal latwomagnesowalna powinna wykazywac dobra przenikalnosc magnetyczna.Dla uzyskania korzystnych wlasciwosci magnetycznych stali, np. strat w rdzeniu i prznikal- nosci magnetycznej, konieczne jest walcowanie na goraco wlewka o temperaturze rzedu I343,3°C.W rezultacie, zgodnie ze znanymi sposobami, otrzymywanie goracowalcowanej tasmy z w lewka lub kesiska plaskie odbywa sie przez walcowanie na goraco w temperaturze od powyzej !260°C do oklo 1398,9°C. Praca z tymi wyjatkowo wysokimi temperaturami jest jednak trudna, a szczególnie problemy sprawia usuwanie zuzla powstajacego podczas ogrzewania wlewka w piecu wglebnym.Ponadto koniecznosc prowadzenia intensywnego ogrzewania podnosi koszty energetyczne calej operacji, przy czym rosna równiez koszty aparatury do ogrzewania ze wzgledu na koniecznosc wyposazenia jej w wykladzine ogniotrwala.2 128 759 Tak wiec najwazniejszym celem wynalazku bylo opracowanie sposobu wytwarzania stali krzemowej o orientalnych ziarnach pozwalajacego na stosowanie nizszych temperatur walcowania na goraco od powszechnie stosowanych, bez szkodliwego oddzialywania na wlasciwosci magnety¬ czne stali, zwlaszcza w rdzeni i przenikalnosci magnetycznej.Zgodny z wynalazkiem sposób wytwarzania stali krzemowej o orientowanych ziarnach, zawierajacej 0,028 — 0,049% wagowego wegla 2,95 — 3,12% wagowego krzemu, 0,004-0,005% wagowego glinu, 0,004-0.0014% wagowego boru oraz zawierajacej mangan i siarke, a takze zelazo jako reszte obejmuje etapy odlewania wlewka, ogrzewanie wlewka przed walcowaniem na goraco, walcowanie na goraco ogrzanego wlewka na goraco walcowana tasme, jedno- lub wieloprzepusto- 'wego yyalcowanie tej tasmy na zimno z zastosowaniem wyzarzania miedzyoperacyjnego, odwegla- nia przy koncowej grubosci, powlekania i koncowego wysokotemperaturowego wyzarzania tekstury.Cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze walcowanie na goraco prowadzi sie w temperatu¬ rze 1200-1260°C i stosuje sie stal zawierajaca 0,038-0,065% wagowego manganu i 0,020-0,036% wagowego siarki tak, ze stosunek wagowy manganu do siarki wynosi od 1 do 2,5 i korzystnie zawierajaca 0,18-0,58% wagowego miedzi.Takwiec, zgodnie z wynalazkiem stal krzemowa o orientowanych ziarnach i znanej kompozy¬ cji, mozna walcowac na goraco bezposrednio z wlewka, otrzymujac goracowalcowana tasme o grubosci okolo 2,54 • 10~3 lub mniejszej, gdy stosunek manganu do siarki w tej stali wynosi ponizej okolo 2,5, korzystnie od okolo 1 do ponizej okolo 2,5. Zgodnie z wynalazkiem walcowaniu na goraco korzystnie poddaje sie stal, w której stosunek manganu do siarki ma powyzsza wartosc, przy czym temperatura wlewka wynosi od 1200°C do ponizej okolo 1260°C. Stwierdzono, jak to zademonstrowano w przedstawionych dalej przykladach, ze ta nizsza od zazwyczaj stosowanych temperatura walcowania na goraco nie wplywa szkodliwie na straty w rdzeniu i przenikalnosc magnetyczna stali, pod warunkiem zachowania podanego wyzej niskiego stosunku manganu do siarki.Ponadto, zgodnie z wynalazkiem wartosc strat w rdzeniu mozna jeszcze polepszyc gdy rzeczywista zawartosc miedzi w stali wynosi do oklo 0,4% wagowego, korzystnie od oklo 0,2 do poniezj okolo 0,58% wagowego. Tak wiec, optymalne wartosci strat w rdzeniu i przenikalnosci magnetycznej stali przy wytwarzaniu tasmy goracowalcowanej bezposrednio z wlewka, uzyskuje sie gdy stal wykazuje zarówno podany wyzej niski stosunek manganu do siarki, jak i podana wyzej zawartosc miedzi. Gdy warunki te sa zachowane zbedne jest stosowanie stosunkowo wysokich temperatur walcowania na goraco, koniecznych dodtad dla uzyskania dobrych wlasciwosci magne¬ tycznych. W rezultacie, dzieki stosowaniu temperatur walcowania nizszych od normalynch, mozna uniknac omówionych powyzej wad procesu i nadmiernych kosztów. Tak wiec sposób wedlug wynalazku pozwala na wytwarzanie stali krzemowej o orientowanych ziarnach wykazujacej dobre wlasciwosci magnetyczne, przy korzystnych kosztach operacji. Jako szczególny przyklad i dla dokladniejszego zademonstrowania znaczenia stosunku manganu do siarki dla magnetycznych wlasciwosci stali, sporzadzono kompozycje podane w tabeli 1, po czym poddanoje walcowaniu na goraco w temperaturze 1204,4-1260°C.Tabela 1 Wlewek 6351 6352 6344 6345 6341 6168 6169 6162 C 0,030 0,030 0,030 0,028 0,030 0,033 0,030 0,049 Mn 0,038 0,040 0,043 0,042 0,012 0,049 0,055 0,065 S 0,035 0,036 0,035 0,035 0,034 0,030 0,023 0,020 Si 3,04 3,05 3,00 3,00 2,95 3,12 3,10 3,00 Al 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,004 0,004 0,005 Cu B 1 0,20 0,0004 0,19 0,0004 0,20 0,0004 0,20 0,0004 0,20 0,0005 0,18 0,0007 0,18 0,0004 0,20 0,0010 Mn : s 1,10 1,10 1,20 1,20 1,23 1,60 2,40 3,25 \ Temperatura walcowania na goraco (°C) 1204,4 1204,4 1204,4 1204,4 1232,2 1260 1260 1260 Wlasciwosci magnetyczne tasmy o grubosci Straty w rdzeniu (w/kg przy 1,7 T 1,6676 1,6610 1,6984 1,6566 1,6642 1,5488 1,5488 1,9404 27,43 • 10"5m Przenikalnosc przy 796 A/M [mH/m] 23286,2 Xl O"4 23236 X10"4 23411,8 X10~4 23336,5 X10"4 23173,2 Xl 0"4 23173,2X10"4 22758,7 X10"4 21264,1 X10"4128759 3 Stale podane w tabeli 1 walcuje sie na goraco bezposrednio z wlewka na grubosc 0,203 • 10"2— 0,227-10~2m, otrzymujac goracowalcowana tasme. Goracowalcowana tasme wyzarza sie w 898,9°C i walcuje na zimno na grubosc posrednia 0,0711 • 102 — 0,0762 • 10"2m. tasme o grubosci posredniej wyzarza sie w temperaturze 948,9°C, a nastepnie walcuje na zimno na grubosc ostate¬ czna 0,027—10 2m.Jak wynika z tabeli 1, wartosc strat w rdzeniu (w watach/kg przy 1,7 T) sa lepsze w przypadku stali o stosunku manganu do siarki ponozej 2,5 niz w przypadku stali z wlewka nr 6162 charaktery¬ zujacego sie stosunkowo wysokim stosunkiem manganu do siarki wynoszacym 3,25. a wiec stosunkiem typowym dla znanych stali tego typu.Wplyw zawartosci miedzi na dalsze polepszenie wartosci strat w rdzeniu zademonstrowano na przykladzie wlewków przedstawionych w tabeli 2.T a b e 1 a 2 Wlasciwosci magnetyczne Temperatura tasmypowlekanej MgO walcowania o grubosci 27.43 • 10"5m Wlewek 6369 6370 6364 6433 6377 6376 C 0,034 0,031 0,030 0,030 0,028 0,029 Mn 0,039 0,042 0,048 0,042 0,042 0,047 S 0,022 0,022 0,026 0,022 0,021 0,024 Si 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3.0 Al 0,005 0,005 0,005 0.005 0,005 0.005 Cu 0,19 0,42 0,58 0.20 0.42 0,58 B 0,0006 0,0005 0,0007 0.0014 0.0009 0.0009 Mn:S 1,80 1,90 1,85 1,91 2,00 1.96 na goraco (°C) 1232,2 1232,2 1232,2 1232,2 1232,2 1232,2 Straty w rdzeniu (w/kg przy 1,7T) 1,6192 1,5862 1,6896 1,5620 1,5818 1,6786 Przenikalnosc (prz 796 A/m) 23361.6X10"4 23411,8XI0"4 23223,4X10"4 23474.6X10"4 23537,4 X10"4 23148.1 X10"4 Stale przedstawione w tabeli 2 walcuje sie na goraco bezposrednio z wlewka otrzymujac goracowalcowana tasme o grubosci 6,45 • 10~2m. Tasme te walcuje sie na zimno na ostateczna grubosc w dwóch przepustach, z wyzarzeniem miedzyoperacyjnym. Wyzarzanie wstepne, przed walcowaniem na zimno, prowadzi sie w temperaturze 898,9°C, po czym material walcuje sie na grubosc na grubosc 0,0711 • 10"2. Wyzarzanie prowadzi sie w temperaturze 948,9°C, po czym material walcuje sie na grubosc 0,027 • 10"2m. Nastepnie material poddaje sie koncowej normaliza¬ cji w temperaturze 801,6°C i podczas tego etapu nastepuje odweglanie. Wreszcie odweglona tasme powleka sie znanym sposobem tlenkiem magnezowym i wyzarza w atmosferze wodoru w tempera¬ turze 1176,7°C. Jak widac z wartosci strat w rdzeniu (w watach/kg przy 1,7 T) podanych w tabeli 2, obecnosc miedzi w ilosci powyzej okolo 0,2%, jak np. w stali okreslonej jako wlewek 6370, poprawia straty w rdzeniu w porównaniu ze stratami w rdzeniu w stali okreslonej jako wlewek 6369 i zawierajacej 0,19% miedzi. Wartosci strat w rdzenie ulegaja jednak pogorszeniu, gdy nie utrzy¬ muje sie zawartosci miedzi ponizej okolo 0,58%, jak w przypadku stali z wlewka 6364, dla którego przy zawartosci miedzi 0,58% wystepuje znaczne pogorszenie strat w rdzeniu.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania stali krzemowej o orientowanych ziarnach, zawierajacej 0,028-0,049% wagowego wegla 2,95-3,12% wagowego krzemu, 0,004-0,005% wagowego gliml, 0,004-0,0014% wagowego boru zawierajacej mangan i siarke, a takze zelazo jako reszte, obejmujacy etapy odlewania wlewka, ogrzewania wlewka przed walcowaniem na goraco, walcowanie na goraco ogrzewanego wlewka na goraco walcowana tasme, jedno- lub wieloprzepustowego walcowania tej tasmy na zimno z zastosowaniem wyzarzania miedzyoperacyjnego, odweglania przy koncowej grubosci, powlekania i koncowego wysokotemperaturowego wyzarzania tekstury, znamienny tym, ze walcowanie na goraco prowadzi sie w temperaturze 1200-1260°C stosujac stal zawierajaca 0,038-0,065% wagowego manganu i 0,020-0,36% wagowego siarki tak, ze stosunek wagowy manganu do siarki wynosi od 1 do 2,5 i korzystnie zawierajaca 0,18-0,58 wagowego miedzi. PL PL PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania stali krzemowej o orientowanych ziarnach, zawierajacej 0,028-0,049% wagowego wegla 2,95-3,12% wagowego krzemu, 0,004-0,005% wagowego gliml, 0,004-0,0014% wagowego boru zawierajacej mangan i siarke, a takze zelazo jako reszte, obejmujacy etapy odlewania wlewka, ogrzewania wlewka przed walcowaniem na goraco, walcowanie na goraco ogrzewanego wlewka na goraco walcowana tasme, jedno- lub wieloprzepustowego walcowania tej tasmy na zimno z zastosowaniem wyzarzania miedzyoperacyjnego, odweglania przy koncowej grubosci, powlekania i koncowego wysokotemperaturowego wyzarzania tekstury, znamienny tym, ze walcowanie na goraco prowadzi sie w temperaturze 1200-1260°C stosujac stal zawierajaca 0,038-0,065% wagowego manganu i 0,020-0,36% wagowego siarki tak, ze stosunek wagowy manganu do siarki wynosi od 1 do 2,5 i korzystnie zawierajaca 0,18-0,58 wagowego miedzi. PL PL PL PL