CS197209B2

CS197209B2 - Method of production of the steel sheet metal with the low contents of carbon

Info

Publication number: CS197209B2
Application number: CS266972A
Authority: CS
Inventors: Lester J Regitz
Original assignee: Lester J Regitz
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1980-04-30
Also published as: BR7202339D0; GB1393175A; PL71048B1; IT954752B; DE2219059A1; BE782069A; FR2133742A1; JPS558567B1; US3923560A; FR2133742B1; CA954020A; NL7205206A; SU623527A3; RO56972A

Description

Vynález se týká způsobu výroby ocelového plechu s nízkým obsahem uhlíku pro předměty s magnetickými vlastnostmi, při kterém se ocel válcuje za tepla na plech o tloušťce 0,127 až 0,25'4 cm při teplotě 1038° až 1100' °C, když ocel má tloušťku 2,54 cm, a při teplotě 176,6° až 882 °C při dokončování válcování plechu a při 482,2° až 649 °C při svíjení plechu do svitků, a při kterém se ocel čistí, válcuje za studená ke snížení tloušťky na 40' až 80 % a žíhá k dosažení rekrystalizace.

Pro své dokonalé magnetické vlastnosti má křemíkový ocelový plech široké použití při výrobě magnetických součástí v elektrických zařízeních, jako motorech, generátorech, transformátorech a podobně. Tyto výhodné magnetické vlastnosti, zejména vysoká magnetická permeabilita, vysoký elektrický odpor a nízké hysterezní ztráty snižují ztráty způsobené přeměnou elektrické energie na teplo na nejmenší míru a dovolují proto výrobu elektrických zařízení o větším výkonu a účinnosti. Za účelem dosažení a optimalizace žádaných magnetických vlastností musí být křemíkový ocelový plech vyráběn při pečlivě kontrolovaných a přesných výrobních parametrech. Křemíkový ocelový plech je proto podstatně dražší než ostatní obvyklé výrobky z ploché válcované ocelí.

Při vysokém objemu výroby malých elektrických zařízení, hraček a podobně je nejdůležitějším hlediskem cena za jednotku, zdaleka převažující hledisko účinnosti a výkonu. Pro· tato použití používají výrobci elektrických zařízení nejčastěji levnějších konvenčních ocelových plechů s nízkým obsahem uhlíku pro součásti magnetických obvodů. Proto je tato ocel nejdůležitější na trhu ocelových plechů s nízkým obsahem uhlíku, neboť má přijatelné magnetické vlastnosti pro použití na magnetické obvody.

Ve výrobě ocelových plechů s nízkým · obsahem uhlíku pro magnetické aplikace vyplývá z ekonomických úvah, že nákladné zpracovatelské pochody musí být vyloučeny a že dokonce i nenákladné pochody musí být omezeny. Proto,· ačkoliv se tyto propracované pochody vyvinuly z výroby ocelového plechu s nízkým obsahem uhlíku, který má výjimečné magnetické vlastnosti, nejsou tyto pochody vypracovány komerčně, protože použití takových pochodů zvyšuje cenu výrobku, zatímco nezlepšuje magnetické vlastnosti výsledného· plechu ve srovnání s takovým křemíkovým plechem, který má srovnatelnou výrobní cenu. Z ko197209 merčního hlediska jakýkoli nový způsob pro zlepšení magnetických vlastností ocelových plechů s nízkým obsahem uhlíku musí být takový, aby příliš nezvyšoval cenu ocelového výrobku. Komerčně tedy ocelový plech s nízkým obsahem uhlíku pro magnetické aplikace se vyrábí z běžné oceli s nízkým obsahem uhlíku, která má méně než 0,1 hmotnostního % uhlíku a obvyklé zbytkové prvky v normálním množství pro výrobky válcované za studená· Válcovací pochody jsou obdobné těm, které se používají pro jiné výrobky válcované za studená. Výrobní kroky jsou obvykle určeny pro válcování za horka ingotů s nízkým obsahem uhlíku na desky; válcování za horka desek na plechy; moření za horka válcovaného plechu, válcování za studená mořeného plechu pro redukci tloušťky na 40 až 80 %; žíhání oceli pro dosažení rekrystalizace, obvykle v komorové žíhací peci. Výsledné konečné válcování za studená při snížení tloušťky o 0,5 až 2 % ke tvrzení povrchu plechu se někdy používá pro válcování výsledného plechu a je vhodné pro následující stříhání a ražení plechu. Pro optimalizaci rovinnosti povrchu a tedy vhodnosti pro stříhání a ražení musí být prodloužení při válcování za studená minimalizováno na 0,5 až 2 %.

Komerčně vyráběný ocelový plech s nízkým obsahem uhlíku pro magnetické použití se válcuje na tloušťku 0,47 mm, má permeabilitu ve směru válcování od 5000 do 6000 při 1,0 T, ztráty v jádru od 2,87 do 3,53 W/kg. Pro stejnou tloušťku při 1,5 T se penmeabilita ve směru válcování pohybuje v rozmezí od 2000 do 4000 při ztrátách v jádru od 6,64 do 8,84 W/kg. Plech válcovaný na tloušťku 0,625 mm má permeabilitu ve směru válcování od 4200 do 4800, ztráty v jádru od 3,97 do 4,41 W/kg při 1,0 T, popřípadě permeabilitu ve směru válcování od 2000 do 3000, ztráty v jádru od 9,26 do 10,6 W/kg při 1,5 T.

Toto poměrně široké rozmezí v magnetických vlastnostech zobrazuje zavedenou tendenci v části průmyslu neklást důraz na magnetické vlastnosti ocelového plechu s nízkým obsahem uhlíku, ale klást důraz na nízkou cenu výrobku. Přesto však zákazníci začínají v novější době vyžadovat zlepšené magnetické vlastnosti, zejména při

1,5 T, bez odpovídajícího zvýšení ceny. Jak již bylo výše uvedeno, výrobci jsou nuceni zlepšovat magnetické vlastnosti těchto ocelí bez odpovídajícího zvýšení cen výrobků.

Úkolem vynálezu je vytvořit nový způsob výroby ocelového plechu s nízkým obsahem uhlíku se zlepšenými magnetickými vlastnostmi bez znatelnějšího zvýšení ceny výrobků.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že po žíhání se dokončovacím válcováním za studená provádí další snížení tloušťky plechu o 6 až 10 °/o.

Vynález vychází ze zjištění, že válcování za studená studených válcovaných a žíhaných ocelových plechů s nízkým obsahem uhlíku s kritickým prodloužením od 6 do 10 % velmi znatelně zlepšuje magnetické vlastnosti ocelových plechů, kterých nebylo dosud dosaženo u nekřemíkových ocelových plechů. Ačkoliv jiné kroky způsobu mohou být v podstatě tytéž, jako komerčně prováděné kroky v současné době, jediná modifikace podle vynálezu, to je zvýšené prodloužení při konečném válcování za studená, nezvyšuje podstatně cenu výrobku.

Vynález je dále vysvětlen na příkladu s přihlédnutím к připojeným výkresům, na nichž jsou grafy znázorňující výsledek teistu jednoho pokusného ohřevu, který je popsán na konci tohoto vynálezu, přičemž grafy na obr. 3 a 4 ukazují permeabilitu a grafy na obr- 1 a 2 ztráty v jádru při 1,0 a

1.5 T v závislosti na procentu protažení válcováním za studená, a to při 1 T na obr. 1 a 3 a při 1,5 T na obr. 2 a 4.

Při přednostním způsobu provádění tohoto vynálezu může mít výchozí ocel v podstatě stejné složení jako ocelové plechy s nízkým obsahem uhlíku vyráběné v současné době obvyklým způsobem. Zejména je složení oceli toto:

stopa až 0,10 hmotnostního % uhlíku, 0,40 až 0,60 hmot. % manganu, 0,02 až 0,09 hmot, procenta fosforu, stopa až 0,025 hmot. % síry, stopa až 0,010 hmot. % křemíku, zbytek železo a ostatní nečistoty.

Při výrobě ocelového plechu podle přednostního způsobu tohoto vynálezu se ocel, která má výše uvedené složení, nalije do licí formy a potom se obvyklým způsobem vyválcuje za horka na desky. Deska se potom znovu ohřeje a za horka vyválcuje na plech o tloušťce 0,15 cm nebo od 0,127 cm do 0,254 cm, přičemž teplota oceli, která má tloušťku 2,54 cm, je v rozmezí 1038° až 1100 °C a konečná teplota při ukončení válcování je v rozmezí od 776,6° do 882,0 °C. Plech se potom ochladí vodní sprchou tak, že teplota klesne na 482,2° až 649,0 °C. Před' nostně je teplota válcování od 1038° do

1065.5 °C, má-li ocel tloušťku 2,54 cm, a od 793,3 do 876,65 °C při konečném zpracování oceli.

Po ochlazení se ocel moří a potom válcuje za studená ke snížení tloušťky plechu na 40 až 80 %. Potom se plech žíhá za účelem dosažení rekrystalizace. Žíhání se přednostně provádí v žíhací komorové peci při teplotě 607,2 až 704,5 °C po dobu 3 až 30 hodin.

Podstata tohoto vynálezu spočívá ve válcování za studená plechu po rekrystalizaci žíháním к dosažení protažení od 6 do 10 %, přednostně 7 až 9 %, ideálně 8 %· Jak ukazují přiložené výkresy, magnetické vlastnosti se rychle zlepšují válcováním za studená ve výše uvedeném rozmezí. Například válcovaný plech konečné tloušťky 0,625 mm podle tohoto vynálezu a testovaný při 1,5 T má optimální premeabilitu ve směru vál197209 cování asi 4200 a ztráty v jádru asi 8,4 W na kilogram. Pro srovnání se uvádějí dřívější dosažené hodnoty, které nebyly lepší než asi 3000 pro permeabilitu a 9,28 W/kg pro ztráty v jádru. Když bylo testování prováděno při 1,0 T, stejně válcovaný ocelový plech o tloušťce 0,625 mm podle tohoto vynálezu měl optimální permeabilitu ve směru válcování asi 5200 a ztráty v jádru asi 3,31 W/kg, zatímco dřívější hodnoty všeobecně nebyly lepší než 4800 a 3,97 W/kg. Válcovaný plech s nízkým obsahem uhlíku o tloušťce 0,47 mm podle tohoto vynálezu a testovaný při 1,5 T měl optimální permeabilitu ve směru válcování asi 5600 a ztráty v jádru asi 5,52 W/kg ve srovnání s dřívějšími všeobecně dosahovanými hodnotami, které nebyly lepší než 4000 a 6,63 W/kg. Při 1,0 T ocelový plech o tloušťce 0,47 mm podle tohoto vynálezu má optimální permeabilitu ve směru válcování asi 7200 a ztráty v jádru asi 2,43 W/kg ve srovnání s dřívějšími všeobecně dosahovanými hodnotami, které nebyly lepší než 6000 a 2,89 W/kg.

Další test názorně ukazuje kritické hodnoty podle tohoto vynálezu. Pro tento test byla připravena ocel tohoto složení:

Uhlík	0,07	hmotnostního	%
Mangan	0,57	hmotnostního	%
Fosfor	0,06	hmotnostního	%
Síra	0,021	hmotnostního	%
Křemík	0,03	hmotnostního	%
Měď	0,01	hmotnostního	O/o
Nikl	0,01	hmotnostního	O/o
Chrom	0,02	hmotnostního	O/o
Molybden	0,01	hmotnostního·	o/o
Cín	0,006	hmotnostního	°/o

Tato tavenina byla nalita do ingotové formy a vyválcována za horka nejprve na desky a potom na plech o tloušťce 1,6 cm. Válcování za horka bylo řízeno tak, že při tloušťce 2,54 cm měl plech teplotu 1065,5 °C a při dokončení válcování teplotu 782 °C. Před svinutím byl plech vyválcovaný za horka ochlazen vodní sprchou na 638 °C.

Plech vyválcovaný za horka byl potom rozdělen na pět částí a vyválcován za studená na různé tloušťky, takže konečné válcování za studená, které následovalo po- žíhání, bylo prováděno s různými stupni deformace pro vytváření plechu o jedné ze dvou konečných tlouštěk. Přechodná tloušťka, konečná tloušťka a stupeň konečného válcování za studená jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka

Schéma redukce	a magnetické	vlastnosti	plechu při 60 Hz
Střední	prodlou-	redukce	1,0	T	1,5	T
tloušťka	žení	(%)	ztráty	permeabi-	ztráty	parmeabi
(cm)	(%)		v jádru	lita	v jádru	lita
			(W/kg)		(W/kg)
		Tloušťka plechu 0,47	mm
0,0477	1,6	1,5	3,36	5618	8,16	2055
0,0495	5,5	5,1	3,20	5629	6,79	5004
0,05(08	8,0	7,8	2,47	7246	5,61	5456
0,0529	10,2	9,3	2,91	5905	6,70	4639
0,0564	20,0	16,7	3,26	5391	7,55	3409

Tloušťka plechu 0,625 mm

-0,0645	1,6	1,5	4,06	.4761	10,20	2679
0,0669	5,0	4,9	4,04	.4545	9,35	4054
0,01685	8,0	7,8	3,31	5155	8,35	4286
0,0’698	10,0	9,1	4,06	.4348	9,57	3661
0,0762	20,0	16,7	4,24	4348	10,35	3000

Po redukci na střední tloušťky byly plechy žíhány po dobu 12 hodin při 649,0 °C v dusíkovém prostředí, obsahujícím 10 objemových % vodíku a majícím rosný bod asi 21 °C. Plechy byly potom vyválcovány za studená, jak ukazuje výše uvedená tabulka, a nařezány na zkušební pásy· Zkušební pásy byly žíhány po dobu 1 hodiny při 787,7 °C ve výše uvedeném prostředí к odstranění smykového pnutí a magnetické vlastnosti byly potom měřeny při 60 Hz. Výsledné magnetické vlastnosti jsou uvedeny ve výše uvedené tabulce a graficky znázorněný v obr. 1 až 4, které znázorňují permeabilitu a ztráty v železe jako funkci percentuálního plastického protažení při 1,0 T a při 1,5 T. Je naprosto zřejmý největší účinek válcování za studená při protažení mezi 6 a 10 °/o.

Claims

PREDMET vynalezu

Způsob výroby ocelového plechu s nízkým obsahem, uhlíku pro· předměty s magnetickými vlastnostmi, při kterém se ocel válcuje za tepla na plech o tloušťce 0·,127 až 0,254 cm při teplotě 1038° až 1100 °C, když ocel má tloušťku 2,54 cm, při teplotě 176,6° až 882 °C při dokončování · válcování plechu a při 482,2° až 649 °C při svíjení plechu do svitků, a při kterém se ocel čistí, válcuje za studená ke snížení tloušťky na 40 až 80 % a žíhá k dosažení rekrystalizace, vyznačený tím, že po žíhání se dokončovacím válcováním za studená· provádí další snížení tloušťky plechu o 6 až 10 %.