CS218567B2

CS218567B2 - Fire-proof oxide coating for electromagnetic silicon steel

Info

Publication number: CS218567B2
Application number: CS774018A
Authority: CS
Inventors: Clarence L Miller
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-17
Publication date: 1983-02-25
Also published as: SE7707029L; AT363975B; GB1565474A; AU511231B2; AR217648A1; HU179103B; PL198882A1; BE855834A; JPS52153825A; DE2726013A1; ZA773084B; YU151477A; RO71136A; FR2355087A1; CA1086194A; ATA419877A; AU2552377A; PL114605B1; IT1078912B; ES459890A1

Description

Vynález se týká žáruvzdorného kysličníkového povlaku pro elektromagnetické křemíkové oceli mající orientaci krychle na hranu a permeabilitu nejméně 2,350. ΙΌ^-3 H . . m^-1 pří 795 A . m^_1.

Patenty USA č. 3 873 38.1, 3 905 842,

905 843 a 3 957 546 popisují výrobu elektromagnetické křemíkové oceli s orientovanými zrny a inhibitované bórem. Popsané způsoby se týkají výroby oceli vysoké magnetické kvality z taveniny křemíkové oceli obsahující bór.

Běžné žáruvzdorné kysličníkové povlaky, třebaže jsou vhodné к dosažení žádaných elektrických izolačních vlastností, mohou mít nepříznivý účinek na magnetické vlastnosti oceli, zejména pokud jde o permeabilitu a ztráty v jádru.

Uvedené nedostatky odstraňuje ve značné míře žáruvzdorný, kyslíčníkový povlak podle vynálezu pro· elektromagnetickou křemíkovou ocel, mající orientaci krychle na hranu a permeabilitu nejméně 2,350'. ΙΟ^1-3 H. . m^-1 při 795 A . m^-1 a obsahující v hmotnostní koncentraci 0,0'2 až 0,0'6 % uhlíku, 0,0006 až 0,0080' °/o, výhodně nejméně 0,0008 procent bóru, do 0,0100 % dusíku, do 0,008 procent hliníku a 2,5 až 4,0 % křemíku, kterýžto povlak se nanáší po oduhličení oceli a před jejím žíháním na konečnou strukturu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že žáruvzdorný kyslíčníkový povlak je tvořen kompozicí, obsahující bór v hmotnostní koncentraci 0,1 až 2 % a dále obsahující 100 dílů hmotnostních nejméně jedné látky ze skupiny, obsahující kysličníky, hydroxidy a uhličitany hořčíku, vápníku, hliníku a titanu a sloučeniny bóru s hořčíkem, vápníkem, hliníkem a titanem a 0,5 až 40 dílů hmotnostních kysličníku křemičitého.

Povlak může obsahovat dále 0,01 až 100 dílů hmotnostních nejméně jedné další látky ze skupiny obsahující bór a jeho sloučeniny. Rovněž může obsahovat 0,01 až 20 dílů hmotnostních inhibitorů ze skupiny obsahující síru, sloučeniny síry, sloučeniny dusíku, selen a sloučeniny selenu. Dále může obsahovat 0,01 až 10 dílů hmotnostních tavidel.

Pro účely definice je „jeden díl“ rovný celkové hmotnosti výše uvedené látky ze skupiny obsahující kysličníky, hydroxidy a uhličitany hořčíku, vápníku, hliníku a titanu a sloučeniny bóru s hořčíkem, vápníkem, hliníkem a titanem, dělené 1IC(O.

Žáruvzdorný kyslíčníkový povlak podle vynálezu je určen pro křemíkové oceli výše uvedeného typu, a dosahuje se jím nejen žádané elektrické izolace, používá-li se oceli v elektrotechnice, například к výrobě transformátorových jader, ale jeho nový účinek spočívá především ve zlepšení magnetických vlastností oceli, zejména permeability a snížení ztrát v jádru.

Ocel, na níž se vynález vztahuje, se zpracovává obvyklými postupy, tj. odlévá se, válcuje za tepla, jednou nebo vícekráte za studená a při vícenásobném válcování za studená sa mezi jednotlivými operacemi normalizuje, oduhličuje se, nanáší se na ni žáruvzdorný kyslíčníkový povlak podle vynálezu a posléze se žíhá na konečnou strukturu.

Vlastní zpracování oceli není rozhodující a lze použít jakýchkoli postupů uvedených v četných publikacích, včetně USA patentu č. 2 867 557 a ostatních výše uvedených patentů. Výraz odlévání zahrnuje i plynulé lití. Tepelné zpracování pásu při válcování za tepla je rovněž zahrnuto· v tomto· vynálezu. Je však výhodné, válcovat za studená ocel na tloušťku ne větší než 0,5 mm, bez mezižíhání mezi jednotlivými průchody, válcuje-li se z pásu válcovaného za tepla o tloušťce okolo 1,22. až 3 mm. Taveniny obsahující v hmotnostní koncentraci 0.0'2 až 0,06 % uhlíku, 0,0'15 až C.15% magnanu, 0,01 až 0,05 % látky ze skupiny obsahující síru a selen, Ο,Ο'Οόβ až 0,0080 % bóru, do 0,0100 % dusíku,

2,5 až 4,0 % křemíku, do 1,0' % mědi, do 0,008 % hliníku, zbytek železo, jsou pro předmět vynálezu nsjvhodnější. Hodnoty bóru jsou obvykle nad 0,0008 %. Ocel vyrobená podle vynálezu má permeabilitu nejméně 2,350. .IjO' ³ H . m^-1 při 795 A . m^_1. S výhodou má ocel permeabilitu nejméně 2,390.10^-3 H. . m^-1 při 795 A. m^-1 a ztrátu v jádru do •1,544 W . kg^-1 při 1,7 T.

Nanášení povlaku podle vynálezu se může provádět jakýmkoliv způsobem. Povlak se může míchat s vodou a nanášet jako kaše, nebo· se může nanášet elektrolyticky. Právě tak se mohou složky, které tvoří povlak, nanášet dohromady nebo v jednotlivých vrstvách. S výhodou obsahuje povlak v hmotnostní koncentraci 0,2 % bóru a/nebo nejméně 3 díly hmot. S1Ó2. Obsah bóru obvykl není vyšší než 15 %. Obvykle je pod 5 %. Obsah kysličníku křemičitého není obvykle vyšší než 20 hmot. dílů. Ostatní inhibitory obsažené v povlaku jsou obvykle ze skupiny obsahující síru, sloučeniny síry, sloučeniny dusíku, selen a jeho· sloučeniny. Typické zdroje bóru jsou kyselina boritá, spékaná kyselina boritá (B2O3J, pentaboritan amonni.a a boritan sodný. Typická tavidla obsahují kysličník lithný, kysličník dusičný a ostatní známé kysličníky. Známými způsoby se přidává kysličník křenrčitý. Koloidní kysličník křemičitý má přednost.

Dále je uvedeno několik příkladů konkrétního provedení.

Příklad I

Vzorky ze tří taveb (tavba А, В a C) křemíkové oceli se odlily a zpracovaly na křemíkovou ocel mající orientaci krychle na hranu. Složení taveb je zřejmé z tab. I.

β

Tabulka I

Složení (hmot. %)

Tav- C ba	Mn	s	В	N	Si	Cu	AI	Fe
A 0,031 В 0,032 C 0,03'0	.0,032 0,0-36 0,035	0,020 0,020 -0,020	0,0011 0,0013 0,0013	0,0047 0,0043 0,-0046	3,15 3,15 3,15	0,32 0,3'5 0,34	0,004 0:,004 0,004	Bal Bal Bal

Zpracování vzorků zahrnovalo vyrovnávání teploty při zvýšené teplotě po několik hodin, válcování za tepla na jmenovitou tloušťku 2 mm, normalizování za horka vyválcovaného pásu při teplotě 950 °C, válcování za studená na konečnou tloušťku, od uhličení, nanesení povlaku podle tab. II a žíhání na konečnou strukturu při maximální teplotě 1175 ^QC ve vodíku. Pro táb. II a zejména identifikaci vzorku, písmeno označuje tavbu a číslo vzorek z tavby. Například A označuje tavbu A vzorek 1.

Tabulka II

Vzorek

AiBiCi

A2B2C2

A3B3C3

Díly MgO (Díly, hmot.)

100

100100

H3BO3 (Díly, hmot.)

2,3 (0,4% B)

4,6 (0,8 % B)

Vzorky byly zkoušeny na permeabilitu a ztrátu v jádru. Výsledky jsou zřejmé z tab. III.

Tabulka III

Vzorek	Permeabilita Ztráta v jádru (při 795 A. m“¹) (W . kg^-1 při .1,7 T)
Ai A2 A₃ B1 B₂Вз Cl c₂ 1C3	2,365 1,625 2,380' -1,-600 2,414 1,473 2,393 1,55.8 2,392 1,558 2,421 1,49*3 -1,960 2,8'0 2,379 1,535 2,398 1,493

Významný přínos bóru v povlaku je zřejmý z tab. III. Zlepšení permeability a ztráty v jádru je zde rovněž patrné. Dále každý ze vzorků Аз, Вз а Сз s více než 0-,5 % bóru v povlaku dosáhl permeabilitu více než 2,3‘90. . ΙΟ^-3 H. m^_1 při 795 A . m“¹ a ztrátu v jádru pod 1,544 W . kg^-1.

Příklad II

Další skupina vzorků (skupina 4 až 8) byla zpracována jako skupina vzorků 1 až 3, bez nanesení povlaku. Povlak nanesený na vzorky skupiny 4 až 8 je zřejmý z níže uvedené tab. IV, spolu s těmi ze skupiny 2 a 3.

Tabulka IV

Vzorky MgO H3BO3 SÍO2 (Dílyhmót.) (Díly hmot.) (Díly hmot.)

Аг B2 C₂	100	.2,3 (0,4 % В)	О
A4 B4 C4	100	2,3-	4,8
AS B5 C5	1OQ	2,3	3,6
Аз Вз Сз	(1-00	4,6 (0,8 % В)	О
Аб Ββ Сб	ТОО	4,6	1,8
А7 В7 С7	-1О0	4,6	3,6
Αδ В8 Се	100	4,6	7,3

Vzorky byly zkoušeny na permeábilitu a ztrátu v jádru. Výsledky jsou uvedeny v tab. V.

Tabulka V

Vzorek Permeabilita Ztráta v jádru (při 795 A . m 1) (W . kg-1 při 1,7 T]

A2	2,380	1,600'
Ad	2,387	1,552
A5	2,392	1,546
Ba	2,393	1,558
Bd	2,399	1,554
B5	2,416	1,521
C2	2,379	1,535
'Cd	2,380	1,5'58
C5	2,387	1,493
A5	2,414	1,473
Aa	2,430	1,440
A7	2,424	1,423
As	2,419	1,440
Bs	2,422	1,493
Be	2,440	1,435
B7	2,434	1,442
B8	2,423	1,439
<C3	2,398	1,493
C6	2,4015	1,455
C7	2,392	1,430
Ca	2,398	1,442

Γ—.....' '

Z tab. V je zřejmé další zlepšení magnetických vlastností přidáváním SiO2 do základního povlaku. SIO2 zvyšuje permeabilitu a snižuje· ztrátu v jádru. Dále, jak je zřejmé ·z tab. VI, S1O2 zlepšuje' izolační charakteristiku základního, povlaku. V tab. VI jsou uvedeny Franklinovy hodnoty při 3,1 MPa pro vzorky C2, C4 a C5, C6, C7 -a Cs a jak je známo, perfektní izolátor má Franklinovu hodnotu 0, zatímco perfektní vodič má Franklinovu hodnotu 1 ampér.

Tabulka VI

Vzorek Franklinova hodnota (při 3,1 MPa)

C2	0,97
C4	0,96
C5	0,90'
C3	0,93
Ca	0,90
C7	0,90
C8	0,88

Je pozoruhodné, jak se Franklinova hodnota sníží zvyšováním přísady SIO2. Nejlepší výsledky se dosáhnou, obsahuje-li povlak více než 3,0 díly S1O2.

Claims

1. Žáruvzdorný kysličníkový povlak pro elektromagnetickou křemíkovou ocel, mající orientaci zrn krychle na hranu .a permeabilitu nejméně 2,350.10-³ H . m_i při 735 A. . m^_1 a obsahující v hmotnostní koncentraci 0,02 až 0',06 % uhlíku, 0,0006 až -0,0£i30· % bóru, do Ο,ΟιΙΟΟ % dusíku, do -0,006 °/o hliníku a 2,5 až 4,0 % křemíku, kterýžto povlak se nanáší po oduhličení oceli a před jejím žíháním na konečnou strukturu, vyznačený tím, že je tvořen kompozicí, obsahující bór v hmotnostní koncentraci 0,1 až 2 °/o a dále obsahující 10O dílů hmotnostních nejméně jedné látky ze skupiny obsahující kysličníky, hydroxidy a uhličitany hořčíku, vápníku, hliníku a titanu a sloučeniny bóru s hořčíkem, vápníkem, hliníkem a titanem a 0,5 až

40 dílů hmotnostních kysličníku křemičitého.

2. Žáruvzdorný kysličníkový povlak podle bodu 1, vyznačený tím, že obsahuje 0;01 až 1CO dílů hmotnostních nejméně jedné další látky ze skupiny obsahující bór .a jeho sloučeniny.

5. Žáruvzdorný kysličníkový povlak podle bodu 1 nebo 2, vyznačený -tím, že -obsahuje 0,01 až 20 dílů hmotnostních inhibitorů ze skupiny obsahující síru, sloučeniny síry, sloučeniny dusíku, selen a sloučeniny selenu.

4. Žáruvzdorný kysličníkový povlak podle bodů 1, 2 nebo 5, vyznačený tím, že obsahuje 0,01 až 10· dílů hmo-nostních tavidel.