RS51272B - Toplo valjane magnetne čelične trake posebno pogodne za proizvodnju elektromagnetnih slojevitih paketa - Google Patents

Abstract

Toplo valjana magnetna traka pogodna za proizvodnju električnih čeličnih limova, debljine između 0.65 i 1.0 mm i fine zrnaste strukture, naznačena time što ima udeo silicijuma < 0.03%, stepen paralelnosti < 0.02 mm i 70% feritnih zrnaca između 9. i 12. stepena ASTM E 112 standarda, a ta se svojstva dobijaju bez dodatnih koraka žarenja i hladnog valjanja sa sledećim sastavom: C < 0.06%, Mn 0.10±0.20%, Si < 0.03%, P < 0.010%, S < 0.005%, Cr < 0.10%, Ni < 0.12%, Mo < 0.03%, Al 0.030±0.050%, glavni je sastojak Fe i neizbežna zagađenja.Prijava sadrži još 6 patentnih zahteva.

Description

[0001]Predstavljeni pronalazak se odnosi na toplo valjane magnetne čelične trake sa niskim udelom ugljenika.

[0002]WO2004/013365 i EP1411138 opisuju ne-orijentisane magnetne trake posebnih hemijsko-fizičkih svojstava koja, nakon obrade hladnim valjanjem i žarenjem, čine trake nakon sečenja pogodnim za upotrebu u proizvodnji paketa kao što su statori i rotori električnih motora.

[0003]Takođe je poznato da hladno valjanje uključuje dosta otežavajući ciklus radnji kada se uzmu u obzir potrebni troškovi i vreme. Te trake poznate vrste dalje karakteriše to što imaju relativno visoki udeo silicijuma i strukturu od ne tako finih zrnaca. Poznato je da čelična traka koja se obično koristi u tehnikama gore navedene proizvodnje ima udeo silicijuma > 0.5%, strukturu od ne naročito finih feritnih zrnaca i obično manje od 7. stepena ASTM standarda, a kako bi se poboljšala magnetna permeabilnost.

[0004]Predmet predstavljenog pronalaska je obezbediti toplo valjane magnetne čelične trake sa niskim udelom ugljenika, smanjenim udelom silicijuma i debljine između 0.65 i 1.5 mm, a koje pokazuju, bez naknadnog hladnog valjanja ili dodatnih obrada, posebna metalurška i geometrijska svojstva, kao i planarnost i tvrdoću, što može činiti trake posebno, iako ne i isključivo, pogodnim za proizvodnju lamela koje nakon rezanja mogu formirati višeslojne pakete pogodne za gore navedene namene.

[0005]Traka prema predstavljenom pronalasku se poželjno, iako ne isključivo, proizvodi putem linijskog (otvorenog) sistema tipa "tankih slojeva", kao što je opisano u međunarodnoj objavi WO 2004/026497 u ime istog prijavioca, a šematski je prikazano na Slici 5, a traku karakteriše, prema patentnom zahtevu 1, niski udeo silicijuma (manje od 0.03 %) i struktura čija je finoća između stepena 9 i 12 ASTM E 112 standarda, debljina između 0.65 i 1.5 mm, stepen paralelnosti < 0.02 mm i hrapavost > 1.3 um, i sledeći sastav: C < 0.06%, Mn 0.10±0.20%, Si < 0.03%, P < 0.010%, S < 0.005%, Cr < 0.10%, Ni < 0.12%, Mo < 0.03%, Al 0.030±0.050%, glavni je sastojak Fe i neizbežna zagađenja.

[0006]Prosečna je debljina poželjno 0.65 - 1.0 mm sa dopuštenim odstupanjem od tačno ± 0.05 mm, paralelnost je poželjno čak manja od 0.01 mm. Nakon mogućeg čišćenja kiselinom i obrade površine, tvrdoća trake prema predstavljenom pronalasku može dostići vrednosti HRB 55/70 ili HV110/140.

[0007]Hrapavost trake > 1.3 um pomaže u sprečavanju da se isečeni komadi ne slepe prejako međusobno kada se pakuju u više slojeva, a zahvaljujući vazduhu koji se nalazi u prostorima hrapave površine. Uopšteno, gore navedena svojstva čine ovu vrstu toplo valjane trake posebno pogodnom za fino sečenje bez potrebe dodatnog podrezivanja i ravnanja isečenih komada, što ih čini spremnim za korake pakovanja koji se uopšteno sprovode u istoj liniji i automatski - podrezivanje i ravnanje koje je potrebno u tradicionalnim sistemima tako postaju nepotrebni.

[0008]Ti i drugi predmeti, prednosti i karakteristike magnetne trake ovog pronalaska biće jasniji iz detaljnog opisa koji sledi sa pozivanjem na priložene slike gde:Slika 1grafički prikazuje krive učestalosti sa kojom je statistički utvrđena prisutnost date veličine zrna u određenom broju namotaja na početku, u sredini i na kraju, s obzirom na svaki namotaj trake prema predstavljenom pronalasku;

Slika 2prikazuje detalj mikrostrukture te trake kada se gleda uz uvećanje x 1000;

Slika3 prikazuje raspodelu izbočenja u mm, što je eksperimentalno određeno u određenom broju isečenih komada iz trake prema predstavljenom pronalasku;

Slika 4šematski prikazuje kako se računa faktor pakovanja (parametar valjanja prema italijanskom standardu UNI EN 10126) na koji ćemo se u nastavku pozivati kao na indikator paralelnosti i prisutnost izbočina na isečenim komadima paketa;

Slika5 šematski prikazuje vrstu postrojenja, kao što je gore navedena objava WO2004/026497, poželjno za proizvodnju trake predstavljenog pronalaska; i

Slika 6prikazuje dijagram poređenja toka rada između proizvodnih ciklusa traka prema prethodnom stanju tehnike i prema predstavljenom pronalasku.

[0009]Kako je gore navedeno, magnetna traka prema predstavljenom pronalasku može zameniti, bez obrade žarenjem, hladno valjane trake za proizvodnju, nakon sečenja, paketa (slojeva) magnetnih limova. Debljina takve čelične trake je 0.65-1.5 mm, poželjno 0.65-1.0 mm sa odstupanjem od tačno ± 0.05 mm i paralelnošću < 0.02, poželjno 0.01 mm.

[0010]I dok magnetnu traku prema prethodnim tehnikama karakteriše udeo silicijuma

> 0.5 % i feritna zrna veličine manje od stepena 7 ASTM E 112 standarda radi povećanja magetne permeabilnosti, traka prema ovom pronalasku, uprkos vrlo niskom udelu silicijuma (< 0.03%) i finoćom zrnaca većom od stepena 9 gore navedenog standarda, ima magnetna

svojstva uporediva sa ne-orijentisanim trakama na bazi silicijuma koje su toplo valjane i zatim žarene da se poveća veličina feritnih zrnaca. Čini se daje to zbog bitne ujednačenosti feritnih zrnaca, pri čemu 70% zrnaca ima finoću između 9. i 12. stepena gore navedenog ASTM standarda, što trake čini posebno magnetno propustljivim. Iako veličina zrnaca ima osnovnu ulogu u magnetnoj permeabilnosti čelika, ispitivanja su zapravo pokazala da je sa tim u vezi vrlo bitna i ujednačesnost zrnaca bez obzira na veličinu.

[0011]S obzirom na sliku 1, može se videti koliko je fina mikrostruktura traka predstavljenog pronalaska, gde više od 80% zrnaca ima veličinu manju od one koja odgovara stepenu 9 ASTM E 112 standarda i prema tome finoću bolju od stepena 9.

[0012]Svojstvo ujednačenosti feritnih zrnaca, koja su fina i posebno homogena, proizlazi takođe iz mikrofotografije povećane hiljadu puta, što se vidi na Slici 2.

[0013]S obzirom na drugu karakteristiku trake prema pronalasku, tj. malu visinu isečenih izbočenja, za koje je tržišna gornja granica 0.04 mm, grafikon na Slici 3 jasno prikazuje kako traka ovog pronalaska taj zahtev u potpunosti ispunjava, i čini se da vrednost od 0.04 mm nije postignuta.

[0014]Kako bi se odredila svojstva planarnosti i paralelnosti čelične trake, s obzirom na proizvod određene namene, tj. slojevite pakete magnetnih limova, posebno, ali ne isključivo za proizvodnju statora i rotora električnih motora, obično se pozivamo na faktor pakovanja koji se definiše kao odnos između težine višeslojnog paketa pravilnog oblika (P) i težine čvrstog čeličnog bloka iste veličine (P'). Očigledno je najveća moguća vrednost faktora pakovanja 1, što se može videti na Slici 4. Na levoj je strani višeslojni paket, a na desnoj kompaktni čelični blok. Preko navedenog faktora P/P' dobija se mera paralelnosti višeslojnog paketa, drugim rečima, to je provera prisutnosti mogućih šupljina zbog izbočenja ili nejednakosti debljine. Ispitivanja sprovedena na svakom položaju trake su pokazala daje taj faktor vrlo visok, uporediv sa onim za hladne trake, a između 0.90 i 0.99, i u oblasti je najvećih vrednosti s obzirom na paralelnost < 0.02 mm i čak manju od 0.01 mm.

[0015]Traka predstavljenog pronalaska se proizvodi u postrojenju kao što je ono šematski prikazano na Slici 5, za kontinuirano toplo valjanje, kao što je postrojenje koje je predmet objave WO2004/026497, a na kojem se može proizvesti traka prema predstavljenom pronalasku sa gore navedenim svojstvima. Posebno se donji deo sistema odnosi na moguće radnje čišćenja kiselinom i obradu površine kojima se može podvrgnuti traka nakon koraka valjanja, i tako može dostići tvrdoću koja odgovara vrednostima HRB 55/70 ili HV 110/140.

[0016]Na dijagramu na Slici 6 jasno se na desnoj strani vide glavni koraci ciklusa proizvodnje trake prema pronalasku, u sistemu tog tipa, i ističe se manji broj koraka u odnosu na proizvodni ciklus prethodne tehnike koji uključuje i hladno valjanje, iako su rezultati kvaliteta uporedivi.

[0017] To da je traka prema ovom pronalasku dobro alternativno rešenje hladno valjanim trakama na bazi silicijuma sa ne-orijentisanim zrncima, kada primena ne postavlja određene zahteve magnetnih svojstava, dokazano je ispitivanjima čiji su rezultati dati u Tabeli 1. Treba napomenuti da su ta ispitivanja provedena na višeslojnim paketima koji su dobijeni iz trake predstavljenog pronalaska, drugim recima iz toplo valjane trake bez dodatnih obrada, i koji su upoređivani sa sličnim paketima od traka iz prethodne tehnike koje su hladno valjanje, žarene i površinski obrađene (1%).

Gde:

WIT i W1.5T su magnetni gubici u Watt/Kg čelika, mereno za magnetnu indukciju (polarizaciju) od 1.0 i 1.5 Tesla u promenljivom polju na 50 Hz;

B2500-B5000-B 10000 su vrednosti magnetne indukcije (polarizacije) izraženo u Tesla, mereno uz intezitet magnetnog polja H izmenljivo na 50 Hz, 2500, 5000, 10000 A/m.

Ciklus 1: toplo valjanje + čišćenje kiselinom + obrada površine

Ciklus 2: toplo valjanje + čišćenje kiselinom + hladno valjanje (>70%) + žarenje + obrada površine.

[0018] Razmatrajući rezultate iz Tabele 1, može se videti da su karakteristike magnetne trake prema ovom pronalasku u potpunosti uporedive s obzirom na kvalitet, u odnosu na karakteristike trake prema prethodnoj tehnici koja se podvrgava i hladnom valjanju, žarenju i obradi površine. Dobijene vrednosti magnetne permeabilnosti su u suštini vrlo slične (najveća razlika: 0.6% na BI0000), dok su magnetni gubici čak manji sa trakom ovog pronalaska.

[0019] Takođe je jasno kako je proizvodnja magnetne trake prema ovom pronalasku čak i ekonomičnija u odnosu na prethodnu tehniku, dodaju se manje količine silicijuma i izbegava se hladno valjanje i žarenje, kako je već ranije naglašeno. Ova ušteda može dostići vrednost od oko 15% ukupnih troškova proizvodnje.

[0020] Druga je prednost čelika prema ovom pronalasku to što se izbegava kritično stanje uobičajenog ne-orijentisanog silikonskog čelika, čiji se slojevi moraju zagrevati na temperaturama većim (za oko 200°C) od onih za druge čelike koji nemaju silicijum, i mora se hladiti sporije kontrolisanim postupkom pre koraka valjanja, a kako bi se izbegla napuknuća samog sloja.

Claims (7)

1. Toplo valjana magnetna traka pogodna za proizvodnju električnih čeličnih limova, debljine između 0.65 i 1.0 mm i fine zrnaste strukture,naznačena timešto ima udeo silicijuma < 0.03%, stepen paralelnosti < 0.02 mm i 70% feritnih zrnaca između 9. i 12. stepena ASTM E 112 standarda, a ta se svojstva dobijaju bez dodatnih koraka žarenja i hladnog valjanja sa sledećim sastavom: C < 0.06%, Mn 0.10±0.20%, Si < 0.03%, P < 0.010%, S < 0.005%, Cr < 0.10%, Ni < 0.12%, Mo < 0.03%, Al 0.030±0.050%, glavni je sastojak Fe i neizbežna zagađenja.

2. Toplo valjana magnetna traka prema patentnom zahtevu 1,naznačena timešto ima najmanje 80% feritnih zrnaca veličine manje od one koja odgovara 9. stepenu navedenog standarda.

3. Toplo valjana magnetna traka prema patentnom zahtevu 1 ili 2,naznačena timešto je dopušteno odstupanje od ± 0.05 mm.

4. Toplo valjana magnetna traka prema patentnom zahtevu 1 ili 2,naznačena timešto pokazuje stepen paralelnosti < 0.01 mm.

5. Toplo valjana magnetna traka prema jednom ili više prethodnih patentnih zahteva,naznačena timešto je hrapavost > 1.3 um.

6. Toplo valjana magnetna traka prema patentnom zahtevu 4 ili 5,naznačena timešto je faktor pakovanja (P/P') > 0.90.

7. Toplo valjana magnetna traka prema patentnom zahtevu 1 ili 2,naznačena timešto nakon obrade kiselinom i obrade površine ima tvrdoću HRB 55/70 ili HV 110/140.