CS201174B1

CS201174B1 - Decarbonizing atmosphere for thermal treatment of magnetic conductive metal sheet from steel

Info

Publication number: CS201174B1
Application number: CS42778A
Authority: CS
Inventors: Sergej Z Vasiljev; Lidija F Korotkova; Marina N Leonidova; Leonid A Michajlov
Original assignee: Sergej Z Vasiljev; Lidija F Korotkova; Marina N Leonidova; Leonid A Michajlov
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1980-10-31

Description

(54) Oduhličující atmosféra pro tepelné zpracování magneticky vodivých, plechů z oceli(54) Decarburizing atmosphere for heat treatment of magnetically conductive steel sheets

Vynález se týká oduhličující atmosféry pro tepelné zpracování magneticky vodivých plechů z oceli o obsahu uhlíku od 0,01 do 0,12 hmotnostních %, určených zejména pro použití v elektrotechnickém průmyslu.The present invention relates to a decarburizing atmosphere for the heat treatment of magnetically conductive steel sheets having a carbon content of from 0.01 to 0.12% by weight, particularly for use in the electrical industry.

Je znám výrobní způsob vysoce jakostního plechu pro elektrotechnické účely, vyznačující se nízkým obsahem uhlíku. Tento výrobní způsob je však nákladný, čímž se podstatně zvyšují výrobní náklady elektrické výstroje, v níž tento plech nachází široké použití. Z toho důvodu je v poslední době věnována zvýšená pozornost vývoji takového výrobního způsobu, který by umožnil výrobu oceli s poměrně vysokým obsahem uhlíku, použitelné pro elektrotechnické účely. Tak Je například znám způsob tepelného zpracování magneticky vodivých plechů z nelegované oceli.It is known to produce a high-quality sheet for electrical purposes characterized by a low carbon content. However, this manufacturing process is expensive, thus substantially increasing the manufacturing cost of electrical equipment in which the sheet is widely used. For this reason, more attention has recently been paid to the development of a production process which allows the production of relatively high carbon steel usable for electrical purposes. For example, it is known to heat treat magnetically conductive sheets of non-alloy steel.

Při realizaci tohoto známého způsobu výroby jsou zpracovávané plechy zavezeny do pece, v níž jsou pak podrobeny tepelnému zpracování. V prvním stupni tohoto tepelného zpracování jsou plechy za účelem oduhličení ohřátý v oduhličující atmosféře, obsahující 1 % objemové kysličníku uhličitého, 15 objemových % vodíku, 3 objemová % kysličníku uhelnatého, zbytek dusíku a o vlhkosti odpovídající rosnému bodu v rozmezí + 10 až + 35 °C. Žíhací teplota je 780 °C. Ka této teplotě jsou zpracovávané plechy ulržovány po určitou dobu, dostatečnou pro vytvoření zra požadované velikosti. Závislost velikosti zrn na době podržení naIn realizing this known method of manufacture, the sheets to be processed are fed into a furnace where they are then subjected to a heat treatment. In the first stage of this heat treatment, the decarburizing sheets are heated in a decarburizing atmosphere containing 1% by volume of carbon dioxide, 15% by volume of hydrogen, 3% by volume of carbon monoxide, nitrogen residue and dew point moisture in the range + 10 to + 35 ° C. . The annealing temperature is 780 ° C. At this temperature, the sheets to be treated are held for a time sufficient to produce the desired size. Dependence of grain size on holding time

201 174201 174

- 2 201 174 dané žáhací teplotě se zjiěňuje empiricky. Takto tepelně zpracované plechy jsou pak ochlazeny až na úplnou rekrystalizaoi, načež jejich ochlazování pokračuje až do vytvoření požadované vrstvy oxidu na povrchu plechů.- 2 201 174 given to the annealing temperature is empirically determined. The heat-treated sheets are then cooled down to complete recrystallization and then cooled until the desired oxide layer is formed on the sheet surfaces.

Hlavní nevýhoda spočívá v tom, že použitá oduhlíčující atmosféra je výbušná, jelikož obsahuje 10 % objemových hořlavých složek (15 objemových % vodíku a 3 objemová % kysličníku uhelnatého), Z toho důvodu musí být pro zajištění bezpečného provozu Žíhaoí pece použita speciální zabezpečovací zařízení, blokovací systém atd., čímž je konstrukční provedení žíhaní pece složité a nákladné, což má opět za následek vyšší výrobní náklady takto zpracovaných hotových výrobků.The main disadvantage is that the decarburizing atmosphere used is explosive, as it contains 10% by volume of flammable components (15% by volume of hydrogen and 3% by volume of carbon monoxide). For this reason special safety devices must be used to ensure safe operation of the annealing furnace. system etc., which makes the design of the annealing furnace complex and costly, which again results in higher production costs of the finished products thus processed.

Uvedené nedostatky odstraňuje oduhličující atmosféra podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že oduhličující atmosféra obsahuje nejvýše 2 objemová % kysličníku uhelnatého, 1,5 až 4 objemová % vodíku a zbytek do 100 objemových % dusíku, přičemž obsah vlhkosti v uvedené oduhličovao'í atmosféře odpovídá rosnému bodu + 7 až + 10 °C v průběhu ohřívání, 30 až 40 °C při udržování plechů na teplotě a rekrystalizačním ochlazování a 70 až 80 °C v průběhu oxidačního ochlazování.The above-mentioned deficiencies are eliminated by the decarburizing atmosphere according to the invention, characterized in that the decarburizing atmosphere comprises at most 2 vol% carbon monoxide, 1.5 to 4 vol% hydrogen and the remainder to 100 vol% nitrogen, the moisture content of said decarburizing atmosphere corresponds to a dew point of + 7 to + 10 ° C during heating, 30 to 40 ° C while maintaining the sheets at a temperature and recrystallization cooling, and 70 to 80 ° C during oxidative cooling.

Výhodou tohoto technického řešení tepelného zpracování je, že- oduhličující atmosféra obsahujetakový celkový součet hořlavých složek, který nepřekračuje dolní mez výbušnosti, přičemž je teplotami rosného bodu, uvedenými pro každý stupen tepelného zpracování, zajištěno dostatečné oduhličení takto tepelně zpracovávaných plechů. Při realizaci způsobu tepelného zpracování s oduhličující atmosférou podle tohoto vynálezu je tudíž možno použít žíhací pece nevyžadující žádné zvláštní zabezpečovací systémy, které by zajištovaly bezpečnost provozu pece proti výbuchu,The advantage of this heat treatment is that the decarburizing atmosphere comprises a total sum of flammable components that does not exceed the lower explosion limit, and that the dew point temperatures given for each heat treatment stage ensure sufficient decarburization of the heat treated sheets. Thus, in the implementation of the decarburizing atmosphere heat treatment process of the present invention, it is possible to use annealing furnaces which do not require any special security systems to ensure the safety of the furnace against explosion,

V dalším textu bude vynález blíže osvětlen popisem příkladu praktického způsobu tepelného zpracování magneticky vodivých plechů z oceli s poměrně vysokým obsahem uhlíku, asi 0,08 hmotnostních %, za účelem jejich oduhličení oduhličující atmosférou podle vynálezu a s odvoláním na přiložený obrázek, znázorňující schematicky zařízení pro realizaci tohoto způsobu.Hereinafter, the invention will be explained in greater detail by describing an example of a practical method of heat treating magnetically conductive sheets of steel with a relatively high carbon content of about 0.08% by weight to decarburize the decarburizing atmosphere of the invention and referring to the accompanying drawing. this way.

Zařízení pro tepelné zpracování magneticky vodivých plechů z oceli s poměrně vysokým obsahem uhlíku je tvořeno průběžnou žíhací pecí, sestávající ze zavážecí předkomory 2, ohřívací komory 2,, zdržné komory 2» rekrystalizační ochlazovací komory 2> oxidační chladicí komory 2» vynášecí komory 2 ^{a z} dopravního zařízení 2» procházejícího vnitřkem pece a nesoucího zpracovávané magneticky vodivé plechy 8,The apparatus for heat treatment of magnetically conductive sheets of relatively high carbon steel consists of a continuous annealing furnace consisting of a charging chamber 2, a heating chamber 2, a holding chamber 2, a recrystallization cooling chamber 2, an oxidizing cooling chamber 2, a discharge chamber 2 ^{and a} conveying chamber. a device 2 passing through the furnace and carrying the magnetically conductive sheets 8 to be processed,

Způsob tepelného zpracování plechů oduhličující atmosférou podle vynálezu probíhá v popsaném technologickém zařízení takto: magneticky vodivé plechy 8 jsou v zavážecí komoře 2 uloženy na dopravní zařízení 2· Tímto dopravním zařízením 2 jsou pak plechy 8 postupně přemisťovány do ohřívací komory 2, zdržné komory 2» rekrystalizační ochlazovací komory 2 a do oxidační chladicí komory 2· 2a účelem zajištění průběhu tepelného zpracování magneticky vodivých plechů 8 je do ohřívací komory 2 žíhací pece zaváděna ve směru šipky 13 směs plynu o složení: nejvýše 2 objemová % kysličníku uhelnatého, 1,5 až 4 objemových % vodíku,The method of heat treatment of the sheets by the decarburizing atmosphere according to the invention proceeds in the described technological equipment as follows: the magnetically conductive sheets 8 are placed in the charging chamber 2 on the conveying device 2. the cooling chamber 2 and the oxidation cooling chamber 2 · 2a in order to ensure the course of the heat treatment of the magnetically conductive plates 8, a gas mixture of: not more than 2% by volume of carbon monoxide, 1.5 to 4% by volume, is introduced into the heating chamber 2 of the annealing furnace % hydrogen,

201 174201 174

- 3 zbytek do 100 objemových % dusíku. Bližší údaje o složení této atmosféry v peci je možno zjistit z přiložené tabulky. Pro předcházení vnikání falešného vzduchu do prostoru pece je směs plynů stejného složení zaváděna ve směru šipek 14. 2 také do zavážecí předkomoiy J, a do vynášecí komory 6, Současně je ve směru šipek 12. 21, 10 do ohřívací komory 2, zdržnákomory 2 a do oxidační chladicí komory 2 zaváděna vodní pára za účelem vývinu vlhkosti v atmosféře pece v takovém množství, aby vlhkost v jednotlivých uvedených pásmech pece odpovídala rosným bodům 10 - 35 - 70 °C. V ohřívací komoře 2 jsou plechy ohřátý na teplotu 780 °C, načež jsou dopravním zařízením 2 přesunuty do zdržné komory 2, v níž setrvají při udržování teploty 780 °C po dobu 1,5 hodiny, aby bylo zajištěno vytvoření ferritových zrn požadované velikosti. Pak jsou plechy dopravním zařízením 2 přesunuty dále do rekrystalizační ochlazovací komory 2, v níž jsou ochlazeny na teplotu 650 °C rychlostí ochlazení 70 °C/h, načež jsou dopravním zařízením 2 přesunuty do oxidační chladicí komory 2» ^v níž jsou udržovány na teplotě 650 °C a pak ochlazeny na teplotu 300 °C rychlostí ochlazení 80 °C/h, čímž se vytvoří na povrchu plechů vrstva oxidu v požadované jakosti. Na tomto místě je třeba poznamenat, že uvedené teploty a časy zdržení platí pro případ tepelného zpracování magneticky vodivých plechů z oceli s obsahem uhlíku v rozmezí od 0,034 do 0,08 hmotnostních %. Výsledky takto probíhajícího tepelného zpracování magneticky vodivých plechů při různých poměrech zpracování jsou shrnuty do následující tabulky, kde Bg^ značí magnetickou indukci v magnetickém poli při síle pole 25 A/cm, Ρ^θ měrné ztráty při indukci 1 kilogaussu a střídavém proudu o frekvenci 50 Hz a ^-,^5/50 ztráty při indukci 1,5 kilogaussu a střídavém proudu o frekvenci 50 Hz. V tabulce jsou pod písmenem a uvedeny vždy hodnoty zkušebního vzorku před tepelným zpracováním a pod písmenem b po tepélném zpx-acování.- 3 residue up to 100% nitrogen by volume. More detailed information on the composition of this atmosphere in the furnace can be found in the attached table. In order to prevent the entry of false air into the furnace space, a mixture of gases of the same composition is introduced in the direction of the arrows 14. 2 also into the charging pre-chamber J, and into the discharge chamber 6. water vapor is introduced into the oxidation cooling chamber 2 to generate moisture in the furnace atmosphere in an amount such that the moisture in each of said furnace zones corresponds to dew points of 10-35-70 ° C. In the heating chamber 2, the sheets are heated to a temperature of 780 ° C, after which they are moved by a conveying device 2 to a holding chamber 2 in which they remain at a temperature of 780 ° C for 1.5 hours to ensure the formation of ferrite grains of desired size. The sheets are then transported by the conveyor 2 to a recrystallization cooling chamber 2 in which they are cooled to 650 ° C at a cooling rate of 70 ° C / h, and then transported 2 to the oxidation cooling chamber 2 ⁱⁿ which they are maintained at 650 ° C and then cooled to 300 ° C at a cooling rate of 80 ° C / h, thereby forming a layer of oxide of the desired quality on the sheet surfaces. It should be noted at this point that the temperatures and residence times mentioned are applicable to the heat treatment of magnetically conductive steel sheets with a carbon content in the range of 0.034 to 0.08% by weight. The results of the heat treatment of magnetically conductive sheets at different processing ratios are summarized in the following table, where Bg ^ denotes magnetic induction in a magnetic field at a field strength of 25 A / cm, Ρ ^ θ specific losses at 1 kilogauss induction and 50 Hz and - -, / 5/50 losses at 1.5 kilogauss induction and 50 Hz alternating current. The table shows the values of the test sample before the heat treatment and the letter b after the thermal oxidation.

Jak je zřejmé z této tabulky, v níž jsou shrnuty výsledky tepelného zušlechťovacího zpracování magneticky vodivých plechů z oceli s poměrně vysokým obsahem uhlíku (0,08 hmotnostních % při použití postupu tepelného zpracování podle vynálezu, klesne obsah uhlíku v nejlepším případě až na 0,005 hmotnostních % a v nejhorším případě na 0,014 hmotnostních %, čímž je zaručeno dosažení požadovaných magnetických vlastností takto tepelně zpracovaných plechů. Jak je také z této tabulky zřejmé, je procentuální obsah uhlíku, docílený jaké výsledek tepelného zpracování oduhličující atmosférou podle vynálezu, prakticky nezávislý na kolísání teploty rosného bodu a složení plynných složek oduhličující atmosféry v péci v uvedených mezích.As can be seen from this table, which summarizes the results of the heat treatment of magnetically conductive sheets of relatively high carbon steel (0.08 wt% using the heat treatment process of the invention, the carbon content preferably decreases to 0.005 wt% and, in the worst case, 0.014% by weight to ensure that the desired magnetic properties of the heat treated sheets are attained. and the composition of the gaseous decarburizing components in the baking atmosphere within the stated limits.

Jak bylo provedenými pokusy zjištěno, je při použití kontrolovatelné atmosféry s obsahem vlhkosti, odpovídající rosnému bodu nad uvedenými mezemi, možno zaznamenat podstatnější povrchovou oxidaci plechů, přičemž se nedosáhne požadované jakosti vrstvy oxidu. Při použití rosného bodu pod uvedenými mezemi se stupeň oduhličení snižuje, přičemž se nedosáhne požadovaných magnetických vlastností.As has been found by the experiments, a more significant surface oxidation of the sheets can be observed by using a controllable atmosphere with a moisture content corresponding to a dew point above these limits, while not achieving the desired oxide layer quality. When the dew point is used below these limits, the degree of decarburization decreases while the desired magnetic properties are not achieved.

201 174201 174

IAND

P cJ /a oP cJ / a o

*rl §· «Ρ I 03 -P* rl § · «Ρ I 03 -P

O £ IO £ I

-P-P

O tíO ti

*4 * 4 Ι- Ι- sř sř OJ OJ *4· * 4 · b- b- A AND <A <A M M b- b- CO WHAT CA CA Ο Ο co what Τ- Τ- CO WHAT fA fA O O CA CA O O CA CA O O CA CA O O CA CA o O co what v- in- O O o O O O Ο Ο O O o O O O O O O O O O O O O O O O O O O O o O o O o O «k "to •k •to ·» · » « « ·» · » •k •to * * • • « « «k "to Ok Okay ·« · « « « * * •k •to •k •to •k •to o O o O O O o O O O o O o O O O O O O O O O O O O O O O O O o O O O O O

Cli 'b tí a tí o o tí ft >2 Ό *1 e oc[ hOCli 'b i and o o t o ft> 2 Ό * 1 e oc [hO

AJAJ

o «k O "to O •k O •to o •k O •to o •k O •to o *k O *to o •k O •to O O O O o O T“ T ' Γ— Γ— r— r— r· r · v— in- r— r— «k "to Γ— Γ— T- T- 03 03 / 03 03 / 03 03 / 03 03 / 03 03 / 0} 0} 03 03 / 03 03 / φ φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ 03 03 / Φ Φ Φ Φ >A > A >řd > řd >?< >? < >?H >? H >ÍH > ÍH Φ Φ >ÍH > ÍH >řl > řl P4 P4 O ft O ft O ft O ft O ft O ft O P< O P < O ft O ft O >^fH ftO> ^f H ft O ft O ft O ft O ft

•H •P• H • P

O aO a

•P• P

C3C3

Uí r-J l>Ui r-J>

ΚφΚφ

O •HO • H

-P «ω a-P «ω a

bí ftbí ft

AAND

OJ ft oOJ ft

r-4 *H >r-4 * H >.

ftft

ΌΌ

O O P OO O P O

TÍ +» •n>THREE »n>

PP

O δO δ

ft ft hOft ft hO

AJAJ

OJ itíOJ ití

OJOJ

WW

Ol CA k OJ T“ Ol CA to OJ T ' r- co •k A r- what •to AND o o •k OJ O O •to OJ ί- ο «k lp ί- ο "to lp O •k OJ O •to OJ LP σ> •k IA LP σ> •to IA <0 CA OJ <0 CA OJ co •k vp what •to in P b- CA OJ r- b- CA OJ r- LP OJ •k LP LP OJ •to LP v— r— •k OJ v in- r— •to OJ in A r— LP AND r— LP LP CA «k OJ v LP CA "to OJ in CTk OJ «k LP CTk OJ "to LP OJ CA «k OJ OJ CA "to OJ Γ- ΟΟ «k A Γ- ΟΟ "to AND co OJ r- what OJ r- rA •k LP rA •to LP t- t- Ol Ol CA CA OJ OJ r- r- cn cn a and o O Lp Lp v— in- O O fA fA b- b- OJ OJ OJ OJ b- b- lp lp L0 L0 b- b- LP LP LP LP LP LP b· b · b- b- b- b- c*- C*- b- b- b- b- •4* • 4 * LP LP b- b- •k •to * * Ck Ck •i •and •k •to k to * * •k •to •k •to flk flk •k •to •k •to 4k 4k •k •to «k "to •k •to •k •to * * Lp Lp Ol Ol L0 L0 OJ OJ Lp Lp Ol Ol LP LP OJ OJ LP LP Ol Ol LP LP OJ OJ LP LP OJ OJ LP LP OJ OJ LP LP OJ OJ Lp Lp -4- -4- \P \ P *fr * fr CA CA OJ OJ kJ- kJ- šj· šj · LP LP LP LP b- b- A AND LP LP A AND Lp Lp LP LP LP LP LP LP LP LP LP LP A AND LP LP A AND LP LP A AND LP LP •k •to *k *to «k "to •k •to •k •to •k •to «k "to •k •to «k "to •k •to «k "to «k "to •k •to •k •to V” IN" Γ- Γ- r- r- Τ- Τ- r· r · Γ- Γ- I AND v in 1 1 Τ- Τ- 1 1 τ- τ- r- r- r— r— r— r— τ- τ- τ- τ- Τ- Τ- ΙΑ ΙΑ Ο Ο ΙΑ ΙΑ LA LA Ο Ο Α Α O O ο ο Ο Ο 1 1 c— C- ¹¹ co what 1 1 b- b- 1 1 b- b- 1 1 CO WHAT 1 1 b- b- 1 1 b- b- 1 1 b- b- Ι Ι b· b · IA IA IA IA A AND A AND A AND A AND O O O O OJ OJ I AND CA CA 1 1 CA CA 1 1 CA CA 1 1 CA CA 1 1 CA CA 1 1 CA CA ¹¹ sj- sj- 1 1 fA fA 1 1 fA fA O O O O O O O O O O O O b- b- b- b- A AND 1 1 r- r- 1 1 r— r— I AND T— T— 1 1 t— t— 1 1 r— r— 1 1 i— and- I AND 1 1 ¹¹ 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 ΛΙ ΛΙ ΛΙ ΛΙ 44 44 Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ -P -P -P -P -p -p -P -P •P • P •P • P «Ρ «Ρ •P • P -P -P >> >> >> >> bs bs b> b> bs bs >3 > 3 í>9 í> 9 í>s í> p P P P P 43 43 43 43 43 43 43 43 P P P P P P 1 1 N N 1 1 N N 1 1 N N ¹¹ 03 03 / i and 1 1 N N 1 1 ¹¹ 03 03 / 1 1 N N O O b- b- A AND LA LA o O LP LP O O o O A AND ·» · » •k •to «k "to «k "to * * «k "to «k "to •k •to «k "to 1 1 OJ OJ i and r r 1 1 v— in- 1 1 r— r— 1 1 OJ OJ 1 1 r- r- 1 1 ¹¹ OJ OJ OJ OJ Γ Γ o O LP LP M· M · CA CA co what o O o O A AND Mk Mk •k •to •k •to * * •k •to •k •to «k "to •k •to k to 1 1 OJ OJ 1 1 T- T- 1 1 v- in- 1 1 r— r— 1 1 1 1 J J o O 1 1 OJ OJ OJ OJ Γ- Γ-

as •H oas • H o

J-lJ-l

P a>P a>

EHEH

I oI o

0) aS ^á s o a! o i>0) aS ^á soa! o i>

'3 4 g >_gM <g Ή s ! ?'3 4 g> _g M <g Ή s! ?

o a) !» l· tí £ « h >tno a)! l £ £ h hn

AI « .AI «.

tí >otí> o

O O o O O O O O o O O O O O O O O O A AND A AND A AND A AND o O A AND A AND A AND A AND Lp Lp 1 Lp 1 Lp 1 Lp 1 Lp 1 Lp 1 Lp 1 1X3 1 1X3 1 Lp 1 Lp 1 LP 1 LP 1 LP 1 LP 1 LP 1 LP

o O o O o O o O o O o O o O o O o O o O o O ITl ITl in in ITl ITl iX> iX> o O co what 1 co 1 co 1 CO 1 CO 1 co 1 co 1 00 1 00 1 co 1 co 1 c- 1 c- 1 co 1 co

aj xsaj xs

a) fii Ol Ol sS jo ro ro(a) fii Ol Ol sS jo ro ro

a) ja a) .a aS .aa) i a) .a aS .a

Μ V ITl ΙΠ IX) 1X3 tí X> t- r—Μ V ITl ΙΠ IX) 1X3 thi X> t- r—

a] x> co co tí coa] x> whats whats what

JQ co iJQ co i

- 5 201 174- 5 201 174

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Decarburizing atmosphere for the heat treatment of magnetically conductive steel sheets with a carbon content of 0.01 to 0.12% by weight, characterized in that it contains not more than 2% by volume of carbon monoxide, 1.5 to 4% by volume of hydrogen, the rest up to 100% by volume The moisture content of said decarburization atmosphere corresponds to a dew point of 7 to 10 ° C during heating, 30 to 40 ° C while keeping the sheets at a temperature and recrystallization cooling, and 70 to 80 ° C during oxidative cooling.