PL151665B1 - Sposób wytwarzania taśm stalowych na elementy obwodu magnetycznego przekaźników - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 151 665

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Int. Cl.⁵ C21D 9/52

Zgłoszono: 86 08 15 (P. 261068) ^{H01F 41/00}

Pierwszeństwo--CZYTELWiA

OGÓLNA

Zgłoszenie ogłoszono: 88 04 28

Opis patentowy opublikowano: 1991 03 29

Twórcy wynalazku: Jan Groyecki, Antoni Nowak, Andrzej Pabis,

Jacek Kolan, Henryk Lampa, Krystyna Balicka,

Jerzy Stodolny, Ryszard Oziębło, Andrzej Kowalczyk

Uprawniony z patentu: Kombinat Metalurgiczny Huta im. Lenina, Kraków (Polska)

Sposób wytwarzania taśm stalowych na elementy obwodu magnetycznego przekaźników

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania taśm stalowych na elementy obwodu magnetycznego przekaźników zwłaszcza taśm stalowych przeznaczonych na jarzma i kotwice obwodów magnetycznych przekaźników aparatów telefonicznych i podobnych im urządzeń.

Obwód magnetyczny przekaźnika składa się między innymi z rdzenia prętowego o przekroju kołowym lub eliptycznym, jarzma wykonanego z płaskownika metalowego i odpowiednio ukształtowanej ruchomej kotwicy zamykającej lub rozwierającej obwód, wyciętej z taśmy stalowej o grubości około 2 mm. Przekaźnik jest z reguły częścią złożonego układu elektro-mechanicznego, którego niezawodność zależy od poprawności działania poszczególnych elementów. Poprawność działania przekaźnika związana jest z jakością magnetyczną i dokładnością wykonania jego elementów. Taśma, z której wykonywane są elementy przekaźnika powinna charakteryzować się dobrymi własnościami magnetycznymi, a zwłaszcza niską koercją nie przekraczającą 1 Oersteda oraz odpornością na starzenie, co oznacza, że własności te nie powinny zmieniać się w czasie eksploatacji przekaźnika. Taśma stalowa na elementy obwodu magnetycznego przekaźników powinna także charakteryzować się określonymi własnościami mechanicznymi, a zwłaszcza dobrą plastycznością, umożliwiającą zaginanie pod kątem prostym na bardzo małym promieniu. Istotne znaczenie ma również jakość powierzchni, która powinna umożliwiać nałożenie na nią cienkiej powierzchni galwanicznej, zabezpieczającej elementy przekaźnika przed korozją.

Wiadome jest, że własności magnetyczne stali są tym lepsze im mniej zawiera ona zanieczyszczeń, a zwłaszcza węgla, który jako pierwiastek tworzący z żelazem roztwór stały międzywęzłowy, powoduje wystąpienie znacznych odkształceń sieci przestrzennej i związanych z tym naprężeń. Stąd też dąży się do zastosowania na taśmy magnetyczne stali o jak najmniejszej zawartości węgla.

151 665

Znane jest wytwarzanie stali typu Armco o zawartości węgla 0,03-0,04%. Wytwarzanie takiej stali w normalnym procesie metalurgicznym jest bardzo trudne i kosztowne. Wymaga intensywnego świeżenia kąpieli metalowej w wysokich temperaturach, co z kolei pociąga za sobą duże zużycie materiałów ogniotrwałych oraz powoduje znaczne przetlenienie stali. Duża zawartość tlenu w takiej stali, sięgająca 0,05-0,10% znacznie utrudnia przeróbkę plastyczną na gorąco. Pociąga to za sobą obniżenie uzysku, gdyż powoduje znaczne zanieczyszczenie stali wtrąceniami niemetalicznymi, które w sposób istotny pogarszają jej własności magnetyczne i mechaniczne.

Znane jest również wytwarzanie stali na taśmy magnetyczne z zastosowaniem w procesie metalurgicznym metody próżniowego odgazowania ciekłej stali. Metoda ta pozwala zncznie obniżyć zawartość tlenu i węgla w stali-jako domieszek bardzo niekorzystnych dla tego typu stali-bez zanieczyszczania metalu produktami odtleniania. Tą drogą uzyskuje się przemysłowo stal zawierającą poniżej 0,012% C oraz małą zawartość tlenu i azotu. Otrzymana tą metodą stal nie stwarza większych problemów przy jej przerobie i posiada bardzo korzystne własności magnetyczne. Jednak urządzenia do odgazowywania stali w próżni są bardzo skomplikowanymi i kosztownymi zarówno w fazie inwestycji jak i eksploatacji.

Sposób według wynalazku pozwala uniknąć wspomnianych wyżej niedogodności i wytwarzać taśmy stalowe o bardzo korzystnych własnościach magnetycznych i mechanicznych, analogicznie jak ze stali poddanej obróbce próżniowego odgazowania-ze stali niskowęglowej poddanej odpowiednim operacjom technologicznym zarówno w cyklu hutniczym, jak też u wytwórcy przekaźników magnetycznych.

Sposób wytwarzania taśm stalowych na elementy obwodu magnetycznego polega na zastosowaniu na przekaźnikowe taśmy magnetyczne, stali niskowęglowej, jednak o takiej zawartości węgla, która nie wymaga stosowania próżniowego odgazowania stali płynnej, a w szczególności stali-ewentualnie w stanie płynnym przedmuchanej argonem-zawierającej: 0,05-0,15% C, 0,100,50% Mn i do 0,2% Al, max. 0,1% Si,max. 0,025% Pi max. 0,025% S. Tak otrzymaną stal walcuje się na blachy gorącowalcowane w zakresie temperatur 1350-850°C na grubość 2-6 mm, a po walcowaniu intensywnie schładza się do temperatury 650°C i poniżej, a następnie zwija w kręgi. Po całkowitym schłodzeniu kręgów blachy do temperatury otoczenia, blachę poddaje się wytrawianiu w roztworze kwasu solnego lub kwasu siarkowego, celem usunięcia z jej powierzchni zgorzeliny. Z kolei tak przygotowaną blachę walcuje się na zimno w dwóch etapach do grubości końcowej 0,35-4 mm. W pierwszym etapie walcowania na zimno stosuje się gniot sumaryczny od 30-80%. Walcowanie blach w tym etapie należy tak prowadzić, aby grubość blachy po pierwszym etapie walcowania, w stosunku do nominalnej grubości zamówionej blachy, była większa o 3 do 15%. Po pierwszym etapie walcowania kręgi blachy wyżarzane są rekrystalizująco w piecach kołpakowych, w temperaturze 600-680°C. W drugim etapie walcowania na zimno sumaryczny gniot powinien się mieścić w zakresie 3-15%, korzystnie 8-12%, co ma istotny wpływ na wielkość ziarna po końcowym wyżarzaniu odwęglającym gotowych elementów przekaźników magnetycznych i niską wartości koercji /max. 1,0 A/cm/. Z tak odwalcowanej blachy wykonuje się-drogą obróbki mechanicznejgotowe elementy obwodu magnetycznego przekaźników, które z kolei wyżarza się w warunkach odwęglających, w zakresie temperatur 770-850°C, celem zrekrystalizowania i wywołania rozrostu ziaren, a także celem usunięcia części węgla znajdującego się jeszcze w stali, do poziomu max. 0,01% C oraz związania pozostałego w stali azotu tak, aby zawartość niezwiązanego azotu nie przekraczała 0,002%.

Zastosowanie w pierwszym etapie walcowania na zimno, dużego gniotu /30-80%/ zapewnia otrzymanie drobnoziarnistej struktury na całym przekroju walcowanej blachy. Zaś wyżarzanie rekrystalizujące stosowane w tym etapie przerobu, zapewnia związanie azotu obecnego w stali i utworzenie azotków glinu. W ten sposób-po pierwszym etapie walcowania i wyżarzania rekrystalizującego-materiał uzyskuje stan odpowiedni do nadania mu w sposób precyzyjny gniotu wykańczającego o wielkości zbliżonej do krytycznej, co jest warunkiem wytworzenia, po końcowym wyżarzaniu, gruboziarnistej struktury, związanej z dobrymi własnościami magnetycznymi i niską koercją. Dodatkowe wyżarzanie gotowych-wykonanych na drodze obróbki mechanicznejelementów obwodu magnetycznego przekaźników prowadzi do rozrostu ziarn, a także do dalszego odwęglania stali, z której wykonane są przedmiotowe elementy.

151 665

Obrobione sposobem według wynalazku elementy obwodu magnetycznego przekaźników charakteryzują się korzystnymi własnościami magnetycznymi, które nie ulegają zmianie w czasie eksploatacji przekaźników.

Przykład I. Wytopiono i odlano stal zawierającą 0,06% C, 0,31% Mn, 0,01% Si, 0,005% P, 0,020% S i 0,037% Al. Wlewki przewalcowano w zakresie temperatur 1300-850°C na blachy grubości 3,85 mm i po wytrawieniu przewalcowano na zimno na grubość 2,2 mm. Następnie materiał poddano wyżarzaniu w atmosferze ochronnej azotowej przy temperaturze 680°C z wygrzaniem w czasie 2 godzin. Po pocięciu na taśmy szerokości 92 mm materiał przewalcowano na grubość końcową 2,0+0,01 mm. Z tak wykonanej taśmy przygotowano próbki o wymiarach 100x30 mm, wycięte wzdłuż i w poprzek do kierunku walcowania, przeprowadzono na nich próbę zaginania o 90° na promieniu 2 mm, która dała wynik pozytywny. Po wyżarzaniu odwęglającym w nawilgoconej atmosferze azotowo-wodorowej przy temperaturze 800°C w czasie 2 godzin zmierzono koercję, która dla próbek podłużnych wyniosła 0,27 A/cm, zaś dla próbek poprzecznych 0,38 A/cm.

Ponowny pomiar przeprowadzeniu próby starzenia przy temperaturze 100°C przez 100 godzin wykazał, że koercja praktycznie nie uległa zmianie.

Przykład II.Po wytopieniu i przedmuchaniu argonem w kadzi odlano stal zawierającą 0,06% C, 0,25% Mn, 0,01% Si, 0,005% P, 0,023% S i 0,05% Al, którą przewalcowano na gorąco w zakresie 1300-850°C na blachy o grubości 3,5 mm. Po wytrawieniu wykonano pierwsze walcowanie na zimno na grubość 1,65 mm, wyżarzanie międzyoperacyjne przy 680°C/2h i cięcie na taśmy o szerokości 160 mm, które przewalcowano następnie na zimno na końcową grubość 1,48 mm. Z tak wykonanej taśmy wycięto próbki wzdłużne i poprzeczne do kierunku walcowania o wymiarach 70x30 mm, poddano je wyżarzaniu odwęglającemu przy temperaturze 800°C/2h w atmosferze azotowo-wodorowej o punkcie rosy +35°C. Po odwęgleniu do zawartości 0,001% C uzyskano koercję 0,31 A/cm na próbkach wzdłużnych oraz 0,39 A/cm na próbkach poprzecznych. Po starzeniu przy 100°C/100 h koercja nie uległa zmianie.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania taśm stalowych na elementy obwodu magnetycznego przekaźników, bez konieczności stosowania próżniowego odgazowania stali płynnej, znamienny tym, że stal niskowęglową o zawratości 0,05-0,15% C, 0,10-0,50% Mn do 0,3% Al, max. 0,1% Si, max. 0,025% S walcuje się na blachy gorącowalcowane w zakresie temperatur 1350°C-850°C na grubość 2-6 mm, a po intensywnym schłodzeniu do temperatury max. 650°C zwija się w kręgi, które schładza się do temperatury otoczenia, po czym blachę wytrawia się i walcuje na zimno w dwóch etapach, do grubości końcowej 0,35-4 mm, przy czym w pierwszym etapie walcowania na zimno stosuje się gniot sumaryczny w zakresie 30-80%, a walcowanie w tym etapie należy prowadzić tak aby grubość blachy po pierwszym etapie walcowania, w stosunku do nominalnej grubości zamówionej blachy, była większa o 3-15% i tak odwalcowane kręgi blachy poddaje się wyżarzaniu rekrystalizującemu w piecach kołpakowych w temperaturze 580-720°C, korzystnie w temperaturze 600-680°C i po ich ochłodzeniu do temperatury otoczenia ponownie walcuje się na zimno, przy czym w drugim etapie walcowania sumaryczny gniot powinien mieścić się w zakresie 3-15%, korzystnie 8-12%, i z tak odwalcowanej blachy wykonuje się drogą obróbki mechanicznej gotowe elementy obwodu magnetycznego przekaźników, które z kolei wyżarza się w warunkach atmosfery odwęglającej w zakresie temperatur 770-850°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po końcowej obróbce cieplnej elementy obwodu magnetycznego, to jest jarzmo i kotwica, zawierają nie więcej niż 0,01% węgla, korzystnie do 0,008% C, oraz nie więcej niż 0,002% niezwiązanego azotu, zaś ich koercja nie przekracza 1,0 A/cm.