PL182803B1

PL182803B1 - Proces obróbki teksturowanej stali krzemowej

Info

Publication number: PL182803B1
Application number: PL97333916A
Authority: PL
Inventors: Fortunati@Stefano; CicaleG@Stefano; Abbruzzese@Giuseppe; Matera@Susanna
Original assignee: Acciai Speciali Terni Spa
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2002-03-29
Also published as: KR100561140B1; WO1998028453A1; BR9714234A; AU4202297A; CN1244220A; RU2184787C2; PL333916A1; CZ295507B6; ITRM960903A0; SK86299A3; DE69708686D1; EP0950120B1; SK284523B6; US6406557B1; DE69708686T2; KR20000062310A; IT1290171B1; ITRM960903A1; JP2001506703A; CZ230899A3

Abstract

1. Proces obróbki teksturowanej stali krzemowej, w którym stal odlewa sie w sposób ciagly, walcuje sie na goraco, walcuje sie na zimno, otrzymana w sposób ciagly zimna tasme wyzarza sie w sposób ciagly w celu przeprowadzenia pierwszej rekrystalizacji ewentualnie odweglenia, powleka sie separatorem wyzarzania i wyzarza sie w celu koncowej wtórnej re- krystalizacji, znam ienny tym, ze podczas goracego walcowania arkusza stali poziom inhibi- towania (Iz) niezbedny do ograniczania wzrostu ziarna, wyliczony wedlug empirycznego wzoru: Iz = 1,91 Fv/r, w którym Fv oznacza objetosciowa frakcje uzytecznych osadów, a ro z- nacza ich sredni promien, utrzymuje sie pomiedzy 400 i 1300 cm-1 , a nastepnie prowadzi sie w sposób ciagly pierwsza rekrystalizacje wyzarzajac tasme walcowana na goraco w temperatu- rze zawartej pomiedzy 800 i 950°C w wilgotnej atmosferze azotu-wodoru, po czym w sposób ciagly azotowuje sie i wyzarza stal w temperaturze zawartej pomiedzy 850 i 1050°C w wilgot- nej atmosferze azotujacej w czasie pomiedzy 5 i 120 s. PL PL PL

Description

Teksturowana stal krzemowa do zastosowań elektrycznych generalnie klasyfikowana jest w dwóch kategoriach, różniących się poziomem indukcyjności, mierzonej pod wpływem pola magnetycznego 800 As/m, który to parametr określa się jako „B800”. Konwencjonalne teksturowane stale mająpoziomy B800 niższe niż 1890 mT. Teksturowane stale o wysokiej przenikalności mająB800 wyższy niż 1900 mT. Dalszych podziałów dokonywano zgodnie z tak zwanymi stratami rdzenia, wyrażanymi w W/kg.

Konwencjonalna stal teksturowana, wprowadzona w latach trzydziestych i superteksturowana stal, przemysłowo wprowadzona w drugiej połowie lat sześćdziesiątych, są głównie stosowane do wytwarzania transformatorów elektrycznych, przy czym zaletą superteksurowanego produktu jest jego wyższa przenikalność, umożliwiająca mniejsze wymiary rdzeni i mniejsze straty, dające oszczędność energii. Przenikalność arkuszy elektrycznej stali jest funkcją orientacj i sześciennych kryształów żelaza (ziaren) o budowie przestrzennie centrowanej, przy czym teoretycznie najlepszą orientacją jest wykazująca jeden róg sześcianu równoległy do kierunku walcowania.

Pewne odpowiednio strącone produkty (inhibitory), zwane drugą fazą, zmniejszają ruchliwość obszarów granicznych ziaren. Ich użycie pozwala na otrzymanie selektywnego wzrostu ziaren mających pożądaną orientację. Im wyższajest temperatura rozpuszczania w stali tych osadów, większa jednorodność orientacji, tym lepsze właściwości magnetyczne produktu. W orientowanym ziarnie inhibitor składa się głównie z siarczków i/lub selenków, podczas gdy w superteksturowanym ziarnie inhibitowanie wytwarza szereg osadów, zawierających wspomniane siarczki i glin jako azotek, również w mieszaninie z innymi pierwiastkami, określane dalej jako azotki glinu.

Jednak w produkcji teksturowanej i superteksturowanej stali, podczas zestalania ciekłej stali i chłodzenia zestalonego staliwa, inhibitory wytrącają się w postaci ziarnistej, nieodpowiedniej do pożądanych celów; stąd musząbyć one rozpuszczone i strącone ponownie w prawidłowej postaci i utrzymywane aż do otrzymania ziarna mającego pożądane wymiary i orientację w etapie końcowego wygrzewania, po walcowaniu na zimno do pożądanej grubości i wygrzewania odwęgląjącego, to znaczy na końcu złożonego i kosztownego procesu transformacji.

Wyraźne problemy produkcji, głównie spowodowane trudnościami w uzyskiwaniu dobrych wydajności i stałej jakości, muszą być podejmowane głównie jako środki dla utrzymania inhibitorów w pożądanej postaci i rozproszeniu podczas całego procesu transformacji stali. W przypadku superteksturowanego produktu opracowano nową technologię w celu obejścia tych problemów, które opisano, na przykład, w US 4 225 366 i EP 339 474. Dokumenty te przedstawiają wytwarzanie azotku glinu odpowiedniego do ograniczania wzrostu ziarna przez azotowanie taśm, korzystnie po etapie walcowania na zimno.

W ostatnim patencie azotek glinu, wytrącony w postaci ziarnistej podczas wolnego zestalania i następnego chłodzenia stali, utrzymuje się w tym stanie przez zastosowanie niskiej temperatury wygrzewania grubych wlewków (niższej niż 1280°C, korzystnie niższej niż 1250°C) przed etapem walcowania na gorąco. Po wygrzewaniu odwęglającym do arkusza wprowadza się azot (głównie w pobliżu jego czoła); reaguje on następnie przez wytwarzanie azotków krzemowych i manganowo-krzemowych, mających stosunkowo niską temperaturę rozpuszczania, które rozpuszczają się podczas fazy wygrzewania w końcowym wyżarzaniu w piecu. Uwolniony w ten sposób azot może obecnie głęboko penetrować arkusz i reagować z glinem, ponownie wytrącając się w miałkiej i homogenicznej postaci wzdłuż całej grubości taśmy, jako mieszaniny azotek glinu i krzemu. Proces ten wymaga stałego utrzymywania materiału w temperaturze 700-800°C co najmniej w ciągu czterech godzin. W cytowanym EP stwierdzono, że temperatura wprowadzania azotu musi być bliska temperatury odwęglania (około 850°C) i w żadnym przypadku nie wyższa niż 900°C w celu uniknięcia niekontrolowanego wzrostu ziarna, występującego przy nieobecności odpowiednich inhibitorów. W rzeczywistości wydaje się, że optymalna temperatura azotowania wynosi 750°C, podczas gdy 850°C stanowi gómągranicę, pozwalającą na uniknięcie takiego niekontrolowanego wzrostu.

182 803

Wydaje się, że proces ten zawiera pewne zalety takie jak stosunkowo niska temperatura wygrzewania wlewków przed etapem walcowania na gorąco lub stosunkowo niska temperatura odwęglania i azotowania. Inną zaletę stanowi fakt, że nie ma wzrostu kosztów wytwarzania przez utrzymywanie taśmy w piecu do wyżarzania w temperaturze 700-800°C w ciągu co najmniej czterech godzin (w celu otrzymania mieszanych azotków glinu i krzemu niezbędnych do ograniczenia wzrostu ziarna), ponieważ czas wymagany do wytwarzania w piecu komorowym do wyżarzania jest w przybliżeniu taki sam.

Jednak cytowane wyżej zalety związane sąz pewnymi niedogodnościami, a wśród nich: (i) prawie całkowity brak osadów inhibituj ących wzrost ziarna, dzięki niskiej temperaturze wlewków, a w konsekwencji każde wygrzewanie taśmy, to znaczy podczas procesów odwęglania i azotowania, musi być przeprowadzane w stosunkowo niskich i krytycznych, kontrolowanych temperaturach w celu zapobieżenia niekontrolowanemu wzrostowi ziarna w wyżej podanych warunkach; (ii) niemożliwość dokonywania jakichkolwiek pomiarów podczas etapu końcowego wyżarzania w celu przyśpieszenia czasu wygrzewania, to znaczy przez zastąpienie komorowych pieców do wyżarzania innymi piecami pracującymi w sposób ciągły.

Przedstawiony wynalazek ma na celu ominięcie niedogodności znanych układów produkcji, proponując nowy proces, umożliwiający kontrolę w zakresie optymalnych zakresów wielkości ziarna w pierwszej krystalizacji, i pozwalający jednocześnie na przeprowadzenie reakcji azotowania w wysokiej temperaturze dającej możliwość korekcji całkowitej przydatnej zawartości inhibitowania, aż do niezbędnych wartości, bezpośrednio podczas ciągłego wyżarzania.

Według wynalazku odlewy w sposób ciągły wlewek ogrzewa się w temperaturze wystarczającej do rozpuszczania ograniczonej, ale znaczącej ilości drugiej fazy takiej jak siarczki i azotki, które następnie wytrąca się ponownie w sposób odpowiedni do ograniczania wzrostu ziarna, łącznie z wyżarzaniem odwęglającym. W czasie następnej wysokotemperaturowej obróbki podczas takiego samego wyżarzania wytrąca się dalszy glin związany z azotem w celu adaptowania całej ilości drugich faz do pożądanej orientacji ziarna podczas wtórnej rekrystalizacji.

Przedstawiony wynalazek dotyczy procesu wytwarzania arkuszy stali elektrycznej, w którym krzemowa stal jest odlewana w sposób ciągły, walcowana na gorąco i walcowana na zimno, i w którym otrzymaną zimną taśmę wygrzewa się w sposób ciągły w celu przeprowadzenia pierwszej rekrystalizacji, odwęgla się i następnie (cały czas w warunkach ciągłych) azotuje się, powleka się separatorem wygrzewania i wyżarza się komorowo w celu przeprowadzenia finalnej wtórnej obróbki krystałizacyjnej, który to proces charakteryzuje się kombinacją we współdziałaniu wzajemnych stosunków następujących etapów.

(i) wytwarzanie arkusza walcowanego na gorąco, w którym poziom inhibitowania (Iż), niezbędny do ograniczania wzrostu ziarna, wyliczony według empirycznego wzoru:

Iż = 1,91 Fv/r (w którym Fv oznacza objętościową frakcję użytecznych osadów, a r ich średni promień), zawarty jest pomiędzy 400 i 1300 cm'¹; proces ten może być wykonany na przykład, przez przeprowadzenie uspokajającej obróbki termicznej na odlewanej w sposób ciągły stali w temperaturze zawartej pomiędzy 1100 i 1320°C, korzystnie pomiędzy 1270 i 1310°C z następnym walcowaniem na gorąco w kontrolowanych warunkach;

(ii) przeprowadzenie ciągłego wygrzewania pierwszej rekrystalizacji walcowanej na zimno taśmy w temperaturach zawartych pomiędzy 800 i 950°C w wilgotnej atmosferze azotowo-wodorowej, które to wygrzewanie obejmuje ewentualnie etap odwęglania;

(iii) przeprowadzenie w warunkach ciągłych etapu wygrzewania azotującego w temperaturach zawartych pomiędzy 850 i 1050°C w czasie zawartym pomiędzy 5 i 120 sekundami, przez wprowadzenie do przestrzeni azotującej pieca azotującego gazu, korzystnie zawierającego NH₃w ilości pomiędzy 1 i 35 normalnych litrów na kilogram obrabianej taśmy, wraz z parą w ilości pomiędzy 0,5 i 100 g/m³, gdzie zawartość NH₃ we wspomnianym gazie korzystnie zawarta jest pomiędzy 1 i 9 normalnych litrów na kilogram obrabianej stali.

182 803

Według przedstawionego wynalazku możliwe jest znaczne zwiększenie szybkości wygrzewania podczas następnej wtórnej obróbki rekrystalizacyjnej w zakresie temperatur od 700 do 1200°C, zmniejszając tym czas wygrzewania z konwencjonalnych 25 godzin lub więcej, niezbędny według znanych procesów, do mniej niż czterech godzin; przy czym interesującejest to, że jest to ten sam zakres temperatury, jaki krytycznie wymagany jest w znanym procesie do rozpuszczania azotku krzemu powstałego na powierzchni, dyfundowania uwolnionego azotu do arkusza i utworzenia osadu składającego się z mieszanych azotków glinu, który to proces według znanej wiedzy wymaga co najmniej czterech godzin w temperaturach zawartych pomiędzy 700 i 800°C.

Jeśli chodzi o skład stali, glin powinien być obecny w zakresie od 150 do 450 ppm.

Ponadto należy zaznaczyć, że nie jest konieczne przeprowadzanie obróbki azotującej po pierwszej rekrystalizacji. Może być ona przeprowadzona również podczas innych etapów procesu transformacji taśmy po etapie walcowania na zimno.

Oczywiście pozostałą cześć cyklu transformacji przeprowadza się według specyficznych warunków, zależnych od pożądanego finalnego produktu, warunki te nie będą omawiane w opisie, jeśli nie jest to konieczne do egzemplifikacji celu.

Przedstawiony wynalazek pozwala, niezależnie od pożądanego końcowego produktu, na pracę w warunkach dokładnie kontrolowanej temperatury i otrzymanie w pierwszej rekrystalizacji ziarna o optymalnych wymiarach dla końcowej jakości. Pozwala on również na bezpośrednie wysokotemperaturowe wytrącenie glinu jako azotek podczas etapu wyżarzania azotującego.

Podstawę przedstawionego wynalazku można wyjaśnić następująco: sądzono, że konieczne jest utrzymanie w stali pewnej ilości inhibitora aż do etapu ciągłego wyżarzania azotującego. Ilość ta nie powinna być pomijana i powinna być odpowiednia do ograniczenia wzrostu ziarna, pozwalając w ten sposób na pracę w stosunkowo wysokich temperaturach, unikaj ąc j ednocześnie ryzyka niekontrolowanego wzrostu ziarna z silnym pogorszeniu wydajności i jakości magnetycznych.

Może to być osiągnięte różnymi drogami w czasie cyklu produkcyjnego poprzedzającego etap walcowania na zimno, na przykład, przez połączenie (a) precyzyjnego wyboru składu pierwiastków niezbędnych do strącania siarczków, selenków i azotków takich jak S, Se, N, Mn, Cu, Cr, Ti, V, Nb, B etc. i/lub pierwiastków, które jeśli są obecne w stałym roztworze, mogą wpływać na ruchliwość warstw granicznych ziarna podczas obróbki cieplnej, takich jak Sn, Sb, Bi etc., oraz (b) zastosowanego typu i warunków odlewania, temperatury odlanych wlewków przed etapem walcowania na gorąco, samej temperatury etapu walcowanie na gorąco, cyklu termicznego taśm walcowanych na gorąco, umożliwiającego odprężanie na gorąco.

Niezależnie od metody ich produkcji końcowe taśmy musząwykazywać użyteczną zawartość inhibitowania w obrębie dobrze zdefiniowanego zakresu; na podstawie wyczerpujących doświadczeń przeprowadzonych w laboratorium, jak również w instalacji przemysłowej, przedstawiony wynalazek zdefiniował ten zakresjako zawarty pomiędzy 400 i 1300 cm'¹ (jak pokazano niżej w przykładzie 1).

Podczas tych doświadczeń stwierdzono też, że całkowita wartość inhibitowania pozwalająca na otrzymanie najlepszych właściwości magnetycznych zależy w każdym przypadku od rozkładu wielkości ziarna powstałego podczas pierwszej rekrystalizacji. Im większa średnia wielkość ziarna i mniejsze odchylenie od rozkładu wielkości, tym mniejszy jest poziom inhibitowania niezbędny do ograniczenia ziarna.

W specyficznym przypadku prezentowanego wynalazku ograniczenie wytrącania może być osiągnięte przez utrzymywanie na tyle wysokiej temperatury wlewka, aby wystarczyła do rozpuszczenia znacznej ilości inhibitorów, a jednocześnie wystarczająco niskiej aby zapobiec tworzeniu się ciekłego żużla, unikając potrzeby stosowania kosztownych specjalnych pieców.

Inhibitory strącone ponownie jako bardzo drobne po procesie walcowania na gorąco, pozwalają uniknąć rozległej kontroli temperatur obróbki. Pozwał ająteż na zwiększenie temperatury azotowania do poziomu niezbędnego do bezpośredniego strącania glinu jako azotek i zwiększenia szybkości penetracji i dyfuzji azotu do arkusza.

182 803

Drugie fazy obecne w matrycy działająjako zarodki dla tego strącania wywołanego przez dyfuzję azotu i pozwalająna otrzymanie bardziej równomiernego rozprowadzenia zaabsorbowanego azotu wzdłuż grubości arkusza.

Proces według przedstawionego wynalazku ilustruj ąponiższe przykłady i arkusze rysunku na którym fig. 1 przedstawia trójwymiarowy wykres typowej odwęglonej taśmy, w którym przedstawione są następujące dane: (i) oś x: typ osadów; (ii) oś y: rozkład wielkości osadów; (iii) oś z: procent występowania osadów według względnych wymiarów; średni promień różnych grup osadów reprezentowany jest przez „D” powyżej płaszczyzny x-z; fig. 2a jest podobnym wykresem do przedstawionego na fig. 1, dla typowej taśmy, która była azotowana w niskiej temperaturze według znanej techniki, i odnosi się do usytuowania osadów na powierzchni warstw taśmy; fig. 2b jest wykresem podobnym do przedstawionego na fig. 2a, przedstawiającym typową taśmę, która była azotowana w temperaturze 1000°C według przedstawionego wynalazku; fig. 3a jest wykresem podobnym do przedstawionego na fig. 2a, przedstawiającym typowątaśmę, która była azotowana w niskiej temperaturze według znanej techniki, i odnosi się do usytuowania osadów na 1/4 grubości arkusza; fig. 3b jest wykresem podobnym pokazanego na fig. 3a, przedstawiającym typowątaśmę, która była azotowana w temperaturze 1000°C według przedstawionego wynalazku; fig. 4a jest wykresem podobnym do pokazanego na fig. 2a, przedstawiającym typowątaśmę, która była azotowana w niskiej temperaturze według znanej techniki i odnosi się do usytuowania osadów na 1/2 grubości arkusza; fig. 4b jest wykresem podobnym do pokazanego na fig. 4a, typowej taśmy, która była azotowana w temperaturze 1000°C według przedstawionego wynalazku; fig. 5 pokazuje: (i) na 5b typowe położenie i wymiary osadów otrzymanych zgodnie ze znanym procesem azotowania taśm stali krzemowej do celów magnetycznych; (ii) na 5a elektroniczny model dyfrakcji odnośnie fig. 5b; (iii) na 5c widmo EDS i stężenia pierwiastków metalicznych osadów z fig. 5b; fig. 6 jest analogiczna do fig. 5, ale związana z osadami otrzymanymi według przedstawionego wynalazku.

Na figurze 5 i fig. 6 - pik miedzi związany jest z podłożem użytym do replikacji.

Przykład 1

Do oceny wpływu inhibitowania występującego przed etapem azotowania w szeregu pojedynczych etapów arkusze stali walcowanej na zimno, różniące się składem i/lub warunkami odlewania i/lub temperaturą wygrzewania wlewków i/lub warunkami walcowania poddaje się obróbce według całkowitego przemysłowego jak również w mieszanym cyklu przemyslowo-laboratoryjnym.

Inhibitowanie ocenia się według znanego wzoru empirycznego:

Iż = 1,91 Fv/r w którym Iż oznacza wartość w cm'¹ przedstawiającą poziom inhibitowania, Fv oznacza objętościową frakcję użytecznych osadów określoną do analizy chemicznej, a r oznacza średni promień cząstek osadu, określony przez policzenie pod mikroskopem na podstawie 300 cząstek na próbkę.

Dalszej oceny dokonuje się przez równoważnik promienia ziarna (Deq) po wyżarzaniu odwęglającym i po pierwszej rekrystalizacji, jak również po etapie azotowania. Wylicza się też standardową odchyłkę E rozkładu pomiarów-·. Cykl transformacji zakończa się wyżarzaniem komorowym w standardowych warunkach (progresywne ogrzewanie do 1200°C przy szybkości ogrzewania 20°C/h i utrzymuje się w tej temperaturze w ciągu 20 godzin). Wyniki przedstawiono w tabeli 1:

182 803

Tabela 1

Próbka	Iż (cm'¹)	Odwęglanie Deq, 850° 180 s	E	Azotowanie Deq, 970° 30 s	E	B800 (mT)
a	188	27,1	0,50	37,0	0,62	1540
b	250	25,6	0,48	34,2	0,59	1620
c	440	23,5	0,53	27,4	0,58	1870
d	660	22,2	0,52	26,0	0,54	1940
e	830	18,3	0,53	24,0	0,53	1910
f	630	24,0	0,49	28,4	0,53	1940
g	1015	15,3	0,51	20,2	0,52	1890
h	1420	12,0	0,48	30,1	0,75	1550
i	2700	8,2	0,44	11,2	0,61	1830
j	2010	9,5	0,45	13,2	0,65	1580

Z wyników podanych w tabeli, jak również z dalszych doświadczeń można zaobserwować, że prawidłowe inhibitowanie dla celów przedstawianego wynalazku występuje w zakresie wartości zawartych pomiędzy 400 i 1300 cm'¹.

Przykład 2

W celu zweryfikowania skuteczności penetrowania w procesie azotowania, prowadzonym w wysokiej temperaturze według przedstawionego wynalazku, w maszynie do ciągłego odlewania (grubość wlewków 60 mm) odlewa się stal krzemową (zawierającą Si 3,05% wagowych; Al 320 ppm; Mn 750 ppm; S 70 ppm; C 400 ppm; N 75 ppm; Cu 1000 ppm); wlewki wygrzewa się w temperaturze 1230°C i walcuje na gorąco. Walcowanąna gorąco taśmę wyżarza się w maksymalnej temperaturze 1100°C i walcuje na zimno do grubości 0,25 mm. Walcowaną na zimno taśmę odwęgla się w temperaturze 850°C, po czym azotuje w różnych warunkach temperaturowych i przy różnym składzie atmosfery azotującej (zawartość NH₃).

Tak otrzymane taśmy dzieli się na dwie grupy i przemienne obrabia według jednego z cykli wyżarzania komorowego podanego w tabeli 2.

Dalsze tabele 3, 4 i 5 sumują otrzymane wyniki według przedstawionego wynalazku, z uprzednio opisanym produktem zawierającym początkowo 120 ppm Al jako azotek. Kolumna 1 przedstawia temperatury azotowania; kolumna 2 przedstawia ilość (ppm) dodanego do taśmy azotu (Ni); kolumna 3 przedstawia całkowitą ilość glinu mierzonąjako azotek (AJN) po obróbce; kolumna 4 przedstawia ilość AIN wytrąconego po obróbce azotowania; kolumna 5 przedstawia ilość azotu dodanego do centralnej części arkusza (Nc), mierzoną na głębokości 25% grubości arkusza od powierzchni; kolumna 6 podaje średni promień (D), mierzony w mikrometrach, ziarna z pierwszej rekrystalizacji; kolumny 7 i 8 podająprzenikalność magnetyczną taśm wytworzonych odpowiednio według cykli A i B z tabeli 2.

Tabela 2

Cykl	Czas wygrzewania w 750°C; H₂/N₂ (3:1) z 20 g/l H₂O	Czas wygrzewania od 750°C do 1200°C H₂/N₂ (3:1)	Czas utrzymywania w 1200°C (100% H₂)	Czas chłodzenia od 1200°C do 800°C
A	10 godzin	35 godzin	20 godzin	4 godziny
B	10 godzin	2,5 godziny	20 godzin	4 godziny

182 803

Tabela 3 Słaba siła azotowania

Temp. azotowania °C	N·,	AIN	AINn	N_c	D	B800 B800
(mT)
A	B
650	22	120	0	0	18	1650	1520
750	44	130	10	0	21	1905	1580
850	92	180	60	10	20	1920	1930
950	75	230	100	30	24	1940	1920
1000	54	240	120	30	20	1925	1930

Tabela 4 Średnia siła azotowania

Temp. azotowania °C		AIN	AINn	Nc	D	B800 B800
(mT)
A	B
650	65	120	0	0	19	1870	1580
750	152	140	20	10	20	1910	1720
850	237	210	90	30	18	1905	1920
950	155	290	170	50	24	1920	1930
1000	119	300	180	55	28	1935	1930

Tabela 5 Duża siła azotowania

Temp. azotowania °C	Ni	AIN	AINn	Nc	sD	B800 B800
(mT)
A	B
650	115	120	0	0	18	1880	1660
750	284	150	30	20	19	1870	1805
850	395	230	110	40	18	1890	1930
950	255	310	190	60	22	1920	1935
1000	195	310	190	70	25	1925	1930

Z przedstawionych wyżej tabel wyraźnie wynika, że pracując według przedstawionego wynalazku możliwe jest: (a) otrzymanie optymalnych wymiarów pierwszego ziarna do dalszego ograniczania wtórnej krystalizacji, (b) osiągnięcie dobrej penetracji azotu do centralnej części arkusza, (c) szybkie otrzymanie, w ciągłym wyżarzaniu, strącania azotku glinu podczas etapu azotowania; ten ostatni fakt potwierdzają dobre wyniki otrzymane jeśli azotowanie przeprowadza się w wysokiej temperaturze i pracuje się dalej według cyklu B.

Przykład 3

Metodą ciągłego odlewania wytwarza się wlewki stali (zawierającej Si 3,2% wagowych, C 320 ppm, Al 290 ppm, N 80 ppm, Mn 1300 ppm, S 80 ppm), po czym ogrzewa do 1300°C zgodnie z przedstawionym wynalazkiem, walcuje na gorąco i walcuje na zimno do rozmaitych grubości. Zimne laminaty odwęgla się następnie w sposób ciągły i azotowuje zgodnie z przedstawionym wynalazkiem w temperaturze 970°C i koryguje siłę azotowania atmosfery pieca tak, aby umożliwić adsorpcję przez stal od 40 do 90 ppm azotu. Taśmy wyżarza się następnie w piecu komorowym w temperaturze 1200°C z szybkością ogrzewania 40°C/godzinę. Właściwości magne182 803 tyczne [B800 w mT i straty rdzenia w W/kg przy 1700 (P17) i 1500 mT (P15)] otrzymane w ftinkcji grubości podano w poniższej tabeli 6:

Tabela 6

Grubość (mm)	B800	P17	P15
0,35	1860	1,35	0,96
0,30	1872	1,21	0,82
0,27	1870	1,13	0,77
0,23	1876	0,97	0,56

Przykład 4

Wytwarza się stal (zawierającąSi 3,15% wagowych, C 340 ppm, Al 270 ppm, N 80 ppm, Mn 1300 ppm, S 100 ppm, Cu 1000 ppm) i transformuje na zimno według przedstawionego wynalazku w postaci taśmy o grubości 0,29 mm. Parametry procesu dobrano tak, aby otrzymać wartość inhibitowania (według definicji z przykładu 1) zawartą pomiędzy 650 i 750 cm⁴. Laminat ten odwęgla się w temperaturze 850°C i azotowuje zarówno w niskiej temperaturze według konwencjonalnej procedury (770°C w ciągu 30s), jak i według przedstawionego wynalazku (1000°C w ciągu 30 s). W obu przypadkach stosuje się atmosferę azotowania azot/ wodór z dodatkiem NH3. Produkty poddaje się końcowemu wyżarzaniu w cyklu B z przykładu 2. Otrzymane wyniki przedstawiono w tabeli 7 wraz z innymi danymi analitycznymi (wyrażonymi w ppm), a mianowicie całkowity azot (Nt), całkowity azot w środku arkusza (N_tc) i glin jako azotek (AIN) po etapie azotowania.

Tabela 7

Temp. Azotowania °C	N,	Ntc	AIN	B800 (mT)	P17 W/kg	P15 W/kg
700	282	125	180	1805	1,42	0,90
1000	264	188	280	1910	1,01	0,73

Taśmy te analizowano również w celu określenia położenie osadów na różnych głębokościach w stosunku do grubości taśmy.

Jak pokazano na rysunku fig. 1 osady obecne w odwęglonej taśmie zawierająsiarczki, również wymieszane z azotkami na bazie azotków Al i Si.

Na rysunkach fig. 2-2a, 3-3a, 4-4a porównano różne otrzymane osady po etapie azotowania w powierzchniach warstw odpowiednio na 1/4 i 1/2 grubości, w temperaturze 1000°C (fig. 2b, 3b i 4b) i w temperaturze 700°C (fig. 2a, 3a i 4a).

Jak pokazano na rysunkach, w przypadku wysokotemperaturowego procesu azotowania według przedstawionego wynalazku, otrzymuje się powstawanie azotku glinu lub mieszanych azotków glinu i/lub krzemu i/lub manganu na całej grubości taśmy; produkty te powstają jako nowe cząstki lub powleczenie już istniejących osadów siarczków, podczas gdy azotek krzemu jest prawie nieobecny. Oczywiście w porównaniu z taśmą z fig. 1 ilość cząstek i relacje rozkładu rozmiarów są różne.

W przeciwieństwie do tego, jeśli proces azotowania prowadzi się w niskiej temperaturze (fig. 2a, 3a i 4a) wprowadzany azot wytrąca się głównie z dala od środka taśmy w postaci azotków krzemu i azotków krzemowomanganowych. Wiadomo że związki te sąbardzo nietrwałe z termicznego punktu widzenia, muszą mimo to przejść długą obróbkę w zakresie temperatur od 700 do 900°C w celu rozpuszczenia i uwolnienia azotu niezbędnego do dyfuzji i reakcji z glinem.

Opisane już poprzednio fig. 5 i 6 wraz z danymi analitycznymi i dyfrakcji potwierdzają konkluzje zaprezentowane w odniesieniu do fig. 2 do 4. W szczególności obrazy dyfrakcji elektronowej dla produktów obrabianych w niskiej temperaturze potwierdzają, że osady mają stru10

182 803 kturę krystalograficzną typu SiN3 z hcp a = 0,5542 nm, c = 0,496 nm, podczas gdy w przypadku produktu obrabianego w temperaturze 1000°C, zgodnie z przedstawionym wynalazkiem, dyfrakcja wskazuje na strukturę osadu typu AIN z hcp a = 0,311, c = 0,499. Ponadto obrazy jasnego pola na fig. 5b i 6b wyraźnie pokazująróżną strukturę i wymiary osadów otrzymanych zgodnie ze znaną techniką i według przedstawionego wynalazku.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Proces obróbki teksturowanej stali krzemowej, w którym stal odlewa się w sposób ciągły, walcuje się na gorąco, walcuje się na zimno, otrzymanąw sposób ciągły zimnątaśmę wyżarza się w sposób ciągły w celu przeprowadzenia pierwszej rekrystalizacji ewentualnie odwęglenia, powleka się separatorem wyżarzania i wyżarza się w celu końcowej wtórnej rekrystalizacji, znamienny tym, że podczas gorącego walcowania arkusza stali poziom inhibitowania (Iż) niezbędny do ograniczania wzrostu ziarna, wyliczony według empirycznego wzoru: Iż = 1,91 Fv/r, w którym Fv oznacza objętościową frakcję użytecznych osadów, a r oznacza ich średni promień, utrzymuje się pomiędzy 400 i 1300 cm'¹, a następnie prowadzi się w sposób ciągły pierwszą rekrystalizację wyżarzając taśmę walcowaną na gorąco w temperaturze zawartej pomiędzy 800 i 950°C w wilgotnej atmosferze azotu-wodoru, po czym w sposób ciągły azotowuje się i wyżarza stal w temperaturze zawartej pomiędzy 850 i 1050°C w wilgotnej atmosferze azotującej w czasie pomiędzy 5 i 120 s.
2. Proces według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że użyteczne inhibitowanie Iż przeprowadza się w odprężającej obróbce termicznej odlewanej w sposób ciągły stali w temperaturze zawartej pomiędzy 1100 i 1320°C.
3. Proces według zastrz. 2, znamienny tym, że termiczną obróbkę przeprowadza się w temperaturze zawartej pomiędzy 1270 i 1310°C.
4. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbkę odwęgląjącą przeprowadza się podczas pierwszego wygrzewania rekrystalizacyjnego.
5. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że atmosfera azotująca zawiera NH₃ w ilości zawartej pomiędzy 1 i 35 normalnych litrów na kilogram obrabianej taśmy.
6. Proces według zastrz. 5, znamienny tym, że atmosfera azotująca zawiera NH₃ w ilości pomiędzy 1 i 9 normalnych litrów na kilogram obrabianej taśmy.
7. Proces według zastrz. 6, znamienny tym, że atmosfera azotująca zawiera parę w ilości zawartej pomiędzy 0,5 i 100 g/m³.
8. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że temperatura odwęglania zawarta jest pomiędzy 830 i 880°C, podczas gdy wygrzewanie azotujące przeprowadza się w temperaturze równej lub wyższej niż 950°C.
9. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że glin zawarty jest w ilości pomiędzy 150 i 450 ppm.
10. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewanie taśmy wykonuje się w temperaturze od 700 do 1200°C podczas drugą obróbkę rekrystalizacyjnąprowadzi się w czasie zawartym pomiędzy 2 i 10 godzinami.
11. Proces według zastrz. 10, znamienny tym, że czas wygrzewania taśmy w temperaturze od 700 do 1200°C jest krótszy niż 4 godziny.

Przedstawiony wynalazek dotyczy procesu obróbki teksturowanej stali krzemowej, a w szczególności procesu transformowania arkuszy z teksturowanej stali krzemowej, w którym wytwarza się kontrolowaną początkową ilość osadów (siarczków i glinu jako azotki) w postaci drobnej i jednolicie rozproszonej w taśmie walcowanej na gorąco, która jest odpowiednia do ograniczania wielkości ziaren podczas wygrzewania odwęglającego, tak że uzyskuje się ograniczenie następnej wtórnej rekrystalizacji przez dodanie do początkowych osadów glinu w postaci azotku, otrzymanego bezpośrednio w ciągłej wysokotemperaturowej obróbce.