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PROCEDE POUR OBTENIR'DE GROS GRAINS DANS L'ACIER AU SILICIUM.
L'invention vise principalement à établir un procédé perfec- tionné pour fabriquer un acier au silicium ayant une bonne perméabilité magnétique et donnant lieu à des pertes réduites dans le noyau. Elle est applicable notamment aux aciers au silicium de qualités moyennes que 1?on produit dans des conditions de forte concurrence.
En particulier l'invention vise à réaliser d'une façon moins coûteuse qu'on ne le faisait à ce jour.,, les caractéristiques combinées d9une faible teneur en carbone et d'un gros grain,, ainsi qu'à atteindre dans les aciers,,, des qualités magnétiques meilleures comparativement à celles assurées par les procédés industriels les plus économiques con- nus à ce jour.
On était longtemps d'avis qu9un gros grain pouvait être obte- nu par un procédé à tension critique appliqué à l'acier au silicium de calibre fini. Ceci oblige toutefois à soumettre le métal laminé à froid à un recuit intermédiaire d'adoucissement, suivi de Inapplication d'une "tension critique" soigneusement contrôlée,,sous la forme d'un laminage à froid précédant le recuit final. Cette méthode est coûteuse et est d' une réalisation difficile en raison des conditions magnétiques auxquelles doivent satisfaire les aciers au silicium de qualité moyenne.Pour main- tenir un coût de production peu élevé:
,, les qualités moyennes d'aciers "dynamo" doivent être exécutés par une méthode dans laquelle la bande ou la feuille laminée à froid est seulement soumise à un recuit continu ou à découvert après avoir atteint le calibre final. Un objet de l'inven- tion vise à établir un mode opératoire comportant., après le laminage à froide un seul traitement thermique,,, mais permettant néanmoins d'attein- dre les résultats améliorés voulus.
Dans une méthode exposée dans le brevet américain n 2.358.788,
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on obtient une grosseur de grain relativement élevée et une faible teneur de carbone dans le produit final en faisant usage d'un phénomène que l'on peut dénommer "hérédité de la croissance des grains", c'est-à-dire, on obtient une grande grosseur de grain dans le produit de calibre intermé- diaire laminé à chaud., en le soumettant à une tension et en lui appliquant un recuit en pots alors que sa surface est encore recouverte de pailles ou oxydes provenant du laminage à chaud.
On constate qu'à la suite de la réalisation de cet accroissement initial de la grosseur des grains., et après un laminage ultérieur à froid au calibre voulu et un recuit final à découverte la grosseur de grain est sensiblement et utilement plus grande que ce ne serait autrement le cas.
Le recuit en pots aux environs 760 C (1400 Fà a pour effet de décarburer le métal en déterminant l'oxydation du carbone avec réduction simultanée des pailles de laminage à chaude les gros grains du produit intermédiaire étant réalisés au cours de ce recuit
Or, cette méthode implique un laminage à froid minutieusement contrôlé du produit intermédiaire provenant du laminage à chaude ce qui constitue un inconvénient et exige une dépense élevée. De plus, il reste sur les surfaces du métal une espèce d'écailles qui s'enlève très diffi- cilement par décapage et qui est due à l'effet combiné du laminage à froid sur le métal recouvert de pailles et du recuit en pots.
Les autres objectifs de l'invention consistent à obtenir un gros grain dans le produit final sans appliquer une tension critique, ou un autre traitement à froid minutieusement contrôlé à un stade quelconque du procédé, ainsi qu'à améliorer les conditions en ce qui concerne les pail- les et qui proviennent d'un recuit de décarburation.
Les objectifs ci-dessus ainsi que d'autres, qui seront exposés ci-après ou qui viendront à l'esprit des techniciens à la lecture de la présente description., sont réalisés par le procédé de l'invention., dont on décrira ci-après un mode d'exécution à titre d'exemple.
L'invention établit une méthode plus simple et moins coûteuse pour produire le gros grain initiale dont l'influence persiste pendant les réductions d'épaisseur à froid et qui a pour résultat un grain aussi gros., voireplus gros que celui réalisable à ce jour après le recuit final à dé- couvert. Ceci a pour effet à son tour d'améliorer les propriétés magnéti- ques.
Pour la mise en oeuvre de l'inventions on part d'un alliage ferreux contenant approximativement de 1,00 à 3,50% de silicium, suivant les pro- priétés magnétiques requises,,, et l'on adopte le mode opératoire suivant.-
1) L'alliage est laminé à chaud à un calibre intermédiaire d'en- viron 1549 mm (0,062 inch) par exemple.
2) Le produit venant de laminage à chaude dent les surfaces sont encore recouvertes d'écaillés provenant de ce laminage., est recuit en pots vers 760 C (1200 à 1700 F) (de préférence à (14000F)
3) Il est ensuite recuit à découvert entre'927 et 1149 C (1700 et 2100 F) et décapé.
4) Il est ensuite laminé à froid au calibre final voulu.
5) Finalement.. il est recuit à découvert entre 927 et 1149 C (1700 et 2100 F)o
Le recuit en pots,, qui représente l'opération 2 du procédé., s'ef- fectue à la température propre à la décarburation; au cours de ce recuit., la teneur en carbone sera ramenée à environ 0,015% ou noins.
Ici., contrairement au procédé du brevet américain n 2.358.788, ce recuit ne fournit pas le gros grain requis., vu l'omission de l'opération pré- cédente., selon le brevet précité au cours de laquelle l'alliage était soumis à un travail à froid d'une importance soigneusement contrôlée.
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Or, les inventeurs ont découvert que, après réduction de la te- neur en carbone dans 1?acier au silicium jusqu'à environ 0,015% ou moins., un recuit à découvert à 1093 C (2000 F) environ, qui représente l'opéra- tion 3 de la méthode selon l'invention, détermine la formation, dans 1' alliage de grains remarquablement uniformes et grands, bien que l'allia- ge n'ait pas été soumis préalablement à une tension par laminage à froid.
Le mécanisme du phénomène n'a pas été entièrement expliqué-, Apparemment, la rapidité avec laquelle on atteint la grande grosseur de grains résulte de l'action conjointe du recuit de décarburation et du re- cuit à découvert à température élevée et constitue un phénomène propre aux alliages à faible teneur de carbonée
Par recuit "à découvert" on entend ici un recuit continu ou en brin, au cours duquel l'acier est conduit en une seule épaisseur à travers un four allongé, les surfaces de la matière étant découvertes ou exposées à l'atmosphère du four,, sans restrictions quant à la nature de cette atmosphè- re.
Comme la tôle doit être décapée immédiatement après le premier recuit à découvert (opération 3) la nature de l'atmosphère du four au cours de cette opération est sans importance. Les inventeurs utilisent d'ordinai- re un four qui est simplement rempli de produits de la combustion du combusti- ble de chauffage. Pour obtenir une grosseur de grains maximum, la températu- re du recuit à découvert doit varier avec la teneur en silicium.
Ainsi, pour les tôles dont la teneur en silicium doit varier de 1% à 3,5%, la température du recuit a découvert peut varier de 927 C (1700 F) environ pour la faible teneur en silicium à 1149 G (2100 F) environ pour la te- neur élevée en siliciumo
Un autre résultat de la combinaison des opérations exposées jusqu'ici réside en ce que les écailles qui restent, sur la tôle après le recuit à découvert initial peuvent être aisément enlevéespar décapage, beaucoup plus aisément que les écailles qui s'y trouvent immédiatement après le recuit en pots, notamment là où l'on'a pratiqué un laminage à froid, comme c9est le cas dans le procédé selon le brevet américain n 2.
358.788.-
Le recuit a découvert final (opération 5 du procédé) est de préférence exécuté dans une atmosphère non oxydante ou réductrice, afin d'éviter la nécessité d'un décapage ultérieur. Ici également, la température du recuit varie avantageusement avec la teneur en silicium de l'aciers comme décrit ci-dessus à propos de 1?opération 3.
On constate que, après avoir été décapée, laminée à froid au calibre final voulu de 0,635 à 0,356 mm par exemple (0,025-0,014 inch) et finalement recuite à découverte la tôle traitée selon le procédé de l'invention aura une grosseur de grain suffisamment grande pour répondre aux conditions auxquelles doivent satisfaire les aciers au silicium de qualité moyenne. Les inventeurs estiment qu'il s'agit d'un phénomène "d'hé- rédité de la croissance des grains Il Cependant, les tôles préparées selon l'invention présentent des propriétés magnétiques meilleures comparativement aux produits établis par les suites d'opération comprenant une légère réduction d'épaisseur à froid précédant le recuit en pots.
Des modifications peuvent être apportées à la présente invention, sans s'écarter de l'esprit de celle-ci.
REVENDICATIONS.
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PROCESS FOR OBTAINING LARGE GRAINS IN SILICON STEEL.
The main object of the invention is to provide an improved process for manufacturing a silicon steel having good magnetic permeability and giving rise to reduced losses in the core. It is particularly applicable to silicon steels of medium quality which are produced under conditions of strong competition.
In particular, the invention aims to achieve in a less expensive way than was done to date. ,, the combined characteristics of a low carbon content and a coarse grain ,, as well as to achieve in steels. ,,, better magnetic qualities compared to those provided by the most economical industrial processes known to date.
It was long believed that a coarse grain could be obtained by a critical tension process applied to finished gauge silicon steel. This, however, requires subjecting the cold rolled metal to an intermediate softening anneal, followed by the application of a carefully controlled "critical stress" in the form of cold rolling preceding the final annealing. This method is expensive and difficult to carry out due to the magnetic conditions that must be met by medium grade silicon steels. To keep production costs low:
,, Medium grades of "dynamo" steels should be made by a method in which the cold rolled strip or sheet is only subjected to continuous or open annealing after reaching final gauge. An object of the invention is to establish a procedure comprising., After cold rolling, a single heat treatment ,,, but nevertheless making it possible to achieve the desired improved results.
In a method set forth in U.S. Patent No. 2,358,788,
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a relatively high grain size and low carbon content in the final product is obtained by making use of a phenomenon which may be termed "inheritance of grain growth", i.e., one obtains a large grain size in the hot rolled mid gauge product by stressing it and pot annealing it while its surface is still covered with straws or oxides from hot rolling.
It can be seen that following completion of this initial increase in grain size., And after subsequent cold rolling to the desired caliber and final uncovered annealing, the grain size is appreciably and usefully greater than this. would otherwise be the case.
Annealing in pots at around 760 C (1400 Fà has the effect of decarburizing the metal by determining the oxidation of the carbon with simultaneous reduction of the hot rolling straws the large grains of the intermediate product being produced during this annealing
However, this method involves a carefully controlled cold rolling of the intermediate product from the hot rolling, which is a drawback and requires a high expense. In addition, a kind of scale remains on the surfaces of the metal which is very difficult to remove by pickling and which is due to the combined effect of cold rolling on the metal covered with straw and of annealing in pots.
Other objects of the invention are to obtain a coarse grain in the final product without applying critical tension, or other carefully controlled cold treatment at any stage of the process, as well as to improve the conditions with regard to the products. straws and which come from a decarburization annealing.
The above objectives as well as others, which will be explained below or which will come to the mind of technicians on reading the present description., Are achieved by the process of the invention., Which will be described below. -after an execution mode by way of example.
The invention establishes a simpler and less expensive method of producing the initial coarse grain, the influence of which persists during cold thickness reductions and which results in a grain as coarse or even larger than that achievable to this day after. the final annealing uncovered. This in turn has the effect of improving the magnetic properties.
For carrying out the invention, the starting point is a ferrous alloy containing approximately 1.00 to 3.50% silicon, depending on the magnetic properties required, and the following procedure is adopted. -
1) The alloy is hot rolled to an intermediate gauge of about 1549 mm (0.062 inch) for example.
2) The product from hot rolling, the surfaces are still covered with flakes from this rolling., Is annealed in pots around 760 C (1200 to 1700 F) (preferably at (14000F)
3) It is then annealed in the open between'927 and 1149 C (1700 and 2100 F) and pickled.
4) It is then cold rolled to the desired final size.
5) Finally .. it is annealed in the open between 927 and 1149 C (1700 and 2100 F) o
The annealing in pots, which represents step 2 of the process, is carried out at the temperature specific to decarburization; during this annealing, the carbon content will be reduced to about 0.015% or less.
Here, unlike the process of US Pat. No. 2,358,788, this annealing does not provide the required coarse grain., In view of the omission of the preceding operation., According to the aforementioned patent in which the alloy was subjected to cold work of carefully controlled importance.
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Now, the inventors have found that after reducing the carbon content in the silicon steel to about 0.015% or less, open annealing at about 1093 C (2000 F), which represents the Operation 3 of the method according to the invention determines the formation in the alloy of remarkably uniform and large grains, although the alloy has not previously been subjected to cold rolling tension.
The mechanism of the phenomenon has not been fully explained - Apparently, the rapidity with which the large grain size is reached results from the joint action of decarburization annealing and open annealing at high temperature and is a phenomenon suitable for low carbon alloys
By "open" annealing is meant herein a continuous or strand annealing, during which the steel is conducted in a single layer through an elongated furnace, the surfaces of the material being uncovered or exposed to the atmosphere of the furnace, , without restrictions as to the nature of this atmosphere.
As the sheet must be pickled immediately after the first open annealing (operation 3) the nature of the furnace atmosphere during this operation is irrelevant. The inventors usually use a furnace which is simply filled with the products of the combustion of the heating fuel. To obtain maximum grain size, the temperature of the open annealing should vary with the silicon content.
Thus, for sheets where the silicon content must vary from 1% to 3.5%, the temperature of the open annealing can vary from 927 C (1700 F) approximately for the low silicon content to 1149 G (2100 F) approx. for the high silicon content
Another result of the combination of the operations discussed so far is that the scales which remain on the sheet after the initial open annealing can be easily removed by pickling, much more easily than the scales which are there immediately after the baking. annealing in pots, in particular where one practiced a cold rolling, as is the case in the process according to the American patent n 2.
358.788.-
The final open annealing (process step 5) is preferably carried out in a non-oxidizing or reducing atmosphere, in order to avoid the need for subsequent pickling. Here too, the annealing temperature advantageously varies with the silicon content of the steel as described above in connection with operation 3.
It is found that, after having been pickled, cold rolled to the desired final gauge of 0.635 to 0.356 mm for example (0.025-0.014 inch) and finally uncovered annealed the sheet treated according to the process of the invention will have a sufficiently large grain size. large to meet the requirements of medium grade silicon steels. The inventors consider that this is a phenomenon of "inheritance of the growth of grains. II. However, the sheets prepared according to the invention exhibit better magnetic properties compared to the products established by the operation suites comprising a slight reduction in cold thickness before annealing in pots.
Modifications can be made to the present invention, without departing from the spirit thereof.
CLAIMS.
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