CS218577B2

CS218577B2 - Method of making the foil of the silicon steel with oriented grains

Info

Publication number: CS218577B2
Application number: CS786318A
Authority: CS
Inventors: Howard Ch Fiedler
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel
Priority date: 1977-09-29
Filing date: 1978-09-29
Publication date: 1983-02-25
Also published as: FR2404677B1; GB2005718A; PL209947A1; PL118636B1; DE2834035A1; FR2404677A1; GB2005718B; RO76065A; JPH0248615B2; SE7810201L; JPS5462919A; SE443155B

Description

Vynález se týká způsobu výroby křemíkové ocele s orientovanými zrny.

Křemíková ocel, vyrobená podle vynálezu, se obvykle v příslušném oboru označuje jako „Elektrická“ křemíková ocel a obvykle sestává hlavně ze slitiny železa s přibližně 2,2 až 4,5 % křemíku a poměrně menšími množstvími různých nečistot velmi malá množství uhlíku. Tyto· ocele mají strukturu tzv. „krychle na hraně“, neboť více než 70 procent jejich krystalové struktury má orientaci (100) [001], při označení Millerovými indexy.

Takové výrobky z křemíkové ocele s orientovanými zrny se běžně vyrábějí sledem operací válcování za tepla, tepelného zpracování, válcování za studená, tepelného zpracování, válcování za studená a potom konečným tepelným zpracováním za účelem oduhličení, odsíření a rekrystalizace. Ingoty se s výhodou tepelně zpracují na pás nebo plech o tloušťce menší než 3,81 mm, což se označuje jako „pás válcovaný za tepla“. Pás válcovaný za tepla se pak válcuje za studená s vhodným mezipopouštěním na hotový plech nebo pás žádané tloušťky, což obvykle znamená alespoň 50% zmenšení tloušťky, a provede se konečné popouštění, které vytváří žádaný sloh.

U těchto křemíkových ocelí obsahujících bor a dusík je silné omezení normálního růstu zrna a tedy posílení sekundární rekrystalizace na přesnou orientaci zrna (100) [001], výsledkem řízení rozsahů uvedených složek. Síra, která je k tomuto účelu účinná, je ta síra, která není kombinována se sirníkotvornými prvky, jako je mangan, což je dnes nevyhnutelná nečistota v železu a oceli. Proto je celkový obsah síry nutně větší než obsah potřebný pro= dosažení jejího účinku brzdění růstu zrna.

V příslušném oboru je také obecně známo, že přítomnost vysokého celkového obsahu síry a malého -množství boru - může vést ke znatelné křehkosti ve svarech prováděných ve slitině křemíkové ocele. V důsledku této křehkosti svaru nebylo prakticky možné svářet dohromady dva za -tepla válcované svitky za účelem válcování za studená, což by byla žádoucí pracovní praxe, jelikož snížení obsahu síry za tím účelem ' by mělo za důsledek zhoršení magnetických vlastností kovu. Při této volbě to obvykle znamená, že se upouští od výhody dobré svařitelnosti.

Vynález zjistil, že v určitých vsázkách křemíkové ocele obsahujících bor a dusík lze splnit požadavek na obsah síry za -účelem zbrzdění růstu zrna ve větším nebo menším stupni použitím cínu -nebo antimo218577 nu. Bylo dále zjištěno, že přísady cínu za tímto účelem nezvyšují křehkost při sváření a že magnetické vlastnosti jsou lepší než u vsázek s vyšším obsahem síry bez cínu nebo antimonu. Jinými slovy bylo zjištěno, jak užitím cínu nebo- antimonu lze vyrábět tavby s magnetickými - vlastnostmi, které jsou lepší než vlastnosti při vysokém obsahu síry, a se žádoucími svářecími vlastnostmi spojenými s nízkým obsahem síry.

Zejména -bylo zjištěno, že shora uvedených nových výsledků lze důsledně dosahovat přidáním až 0,01 procenta cínu nebo antimonu ke slitinám, které obsahují pouze 0,010 procenta síry, přičemž množství cínu nebo antimonu, jehož je zapotřebí, je větší než nižší obsah síry.

Dále vynálezce . zjistil, že magnetické vlastnosti mohou být v křemíkové oceli ještě dále zvýšeny, totiž v křemíkové oceli, ke které byl přidán cín něbo antimon tím, že se na za studená válcovaný plech z křemíkové ocele- nanese před konečným tepelným - zpracováním povlak obsahující bor.

Podobně bylo zjištěno, že teplota počátečního válcování za tepla má znatelný účinek na permeábilitu - u -těchto - slitin -křemíku - a železa, tj. křemíkové oceli, která má přísadu cínu nebo -antimonu. Pásy se shora uvedeným - složením, válcované za tepla při teplotě 1200 až 1300 °C, mají tedy důsledně vyšší permeábilitu, než pásy válcované za tepla při teplotě 1100 až 1150 °C.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá tedy v tom, že se tavenina křemíkové ocele, obsahující 2,2 až 4,5 hmot. % křemíku, 0,003 až 0,0035 hmot. °/o boru, 0,003 až 0,0075. - hmot. - -o .. - dusíku, . přičemž poměr boru - a - dusíku - je 1 až- . 15,- 0,02 až 0,05 hmot. °/o manganu, , . 0,005 - až. .0,025 hmot. °/o síry a cín nebo - antimon - v množstvích od - 0,01 do 0,1 hmot. %, - přičemž - obsah dusíku, boru, manganu, síry a - - cínu nebo -.antimonu při užití maximálních udaných - množství činí- méně než 0,2 % taveniny, zbytek - železo, odlije, odlitý ingot - se - válcuje za tepla do protáhlého tělesa, například fólie, které- se - pak válcuje za studená do plechu nebo fólie - o předem stanovené tloušťce -a výsledná za studená válcovaná fólie se konečným tepelným zpracováním oduhličuje a -rekrystalizuje na sekundární strukturu (100) [001].

Podle výhodného provedení vynálezu se před tepelným zpracováním nanese na za studená válcovaný pás křemíkové oceleelektricky izolující přídavný povlak obsahující 0,0015 hmot. % boru na bázi hmotnosti pásu křemíkové -ocele.

Při provádění vynálezu se shora popsaného za studená válcovaného- plechového nebo pásového výrobku dosáhne tím, že se připraví tavenina křemíkové -oceli, popřípadě křemíku a železa o· žádaném složení, načež se odlije a válcuje za tepla na mezitímní tloušťku. Tavenina při odlévání bude tedy obsahovat 2,2 až 4,5 procenta křemíku, přibližně 3 -až 35 milióntin boru a přibližně 30 až 100 milióntin dusíku, v rozsahu poměru k boru jeden až 15 dílů k jednomu, manganu od 0,02 do 0,05 -procenta a síru a cín nebo· antimon ve shora uvedených rozsazích, přičemž zbytek je železo· a malá množství náhodných nečistot. Po popouštění se horký pás válcuje za studená s mezilehlým popouštěním nebo bez něho na konečnou žádanou tloušťku a pak se oduhličí.

Výsledný jemnozrnný, primárně -rekrystalizovaný pásový nebo válcový výrobek z křemíkové ocele, ať je vyroben jakýmkoliv způsobem, se opatří povlakem hořčíku pro popouštění, které vyvine konečnou strukturu. Povlékání se s výhodou provádí elektrolyticky, jak je popsáno v USA pat. spisu číslo 3 054 732, čímž se na pás nanese rovnoměrný povlak MgfOHjž -o tloušťce přibližně 0,127 mm. Ve výsledném povlaku může být zahrnut bor v množství a za účelem shora uvedeným tím, že se povlečené pásy ponoří do vodného· roztoku kyseliny borité - nebo podobně.

Jako poslední krok způsobu podle vynálezu se takto povlečený plech zahřívá ve vodíku, aby se vyvolal sekundární růst zrn, -který začíná přibližně při 950 °C. Když se teplota -zvýší rychlostí - -asi 50 °C za hodinu na 1000 °C, je rekryst-alizační děj dokončen a může být popřípadě prováděno zahřívání až na 1175 °C píro zajištění úplného odstranění zbytkového uhlíku, síry a dusíku.

Nyní bude -uvedeno· několik výhodných příkladů provedení pro složení taveniny při provádění způsobu podle vynálezu.

Je výhodné, když tavenina obsahuje asi 0,02'5 hmot. % manganu, -obsah síry v tavenině - je- asi 0,012 -hmot; - % a - -obsah cínu v - tavenině je mezi asi - 0,010 . a 0,050 hmot. - °/o.

Je - také -výhodné, když tavenina obsahuje mezi - asi - 0,02 - . až 0,03 hmot. °/o - manganu, mezi asi 0,009 - a - 0,014 - - hmot. °/o - síry- a. - mezi asi 0,0.20' a 0,050 hmot; %_ cínu.

Kromě toho - může být účelné, když. . .tavenina. -obsahuje - mezi -asi - -0,030 - a 0,040 hmot, procenta manganu, - mezi asi. . 0,013 a - 0,019 hmot. - % -síry a - mezi asi 0,020 a 0,050 hmot, procenta cínu.

Ukázalo se, - že tavenina může obsahovat asi 0,024 hmot. % manganu, asi 0,008 hmot, procenta síry a asi 0,097 hmot. % cínu, přičemž . jako· příprava pro koncové tepelné zpracování za studená válcovaného pásu křemíkové ocele se na něj -nanese elektricky izolující přilnavý povlak obsahující asi 0,0015 hmot. °/o boru na bázi hmotnosti pásu křemíkové ocele.

Další množství je, že tavenina obsahuje antimon -a obsah dusíku je mezi 0,003 a 0,010 hmot. % v poměru jeden až 15 dílů na jeden díl boru.

Účelné provedení záleží také v tom, když množství manganu v tavenině je asi 0,024 hmot. °/o, množství síry v tavenině je nejvýše asi 0,008 hmot. °/o a množství -antimonu v tavenině je nejméně asi 0,04 hmot. %.

Obsah manganu v tavenině může být také asi 0,04 hmot. %, přičemž množství síry v tavenině je nejvýše asi 0,011 hmot. % a množství antimonu v tavenině je nejméně asi 0,04 hmot. °/o.

Jako příprava pro tepelné zpracování E se oduhličená fólie opatří elektricky izolujícím přilnavým povlakem obsahujícím od asi 0,0012 až asi 0,006 hmot. % boru na bázi hmotnosti fólie.

Je také možné, aby se jako příprava pro tepelné zpracování E oduhličená fólie opatřila elektricky izolujícím přilnavým povlakem obsahujícím nejméně 0,0012 hmot. % boru na bázi hmotnosti fólie.

Další možnost spočívá v tom, že se jako příprava pro tepelné zpracování oduhličená fólie opatří elektricky izolujícím přilnavým povlakem obsahujícím alespoň 0,0012 hmot, procenta boru na bázi hmotnosti fólie.

Následující ilustrativní, avšak neomezující příklady nového postupu podle vynálezu, jak se skutečně provádí za dosažení shora uvedených nových výsledků, mají poskytnout odborníku informaci o povaze a zvláštní užitečnosti vynálezu.

Příklad 1

Čtyři laboratorní tavby byly roztaveny ve vzduchové indukční peci pod argonovým krytem za použití elektrolytického železa a 98 procent ferosilicia, přičemž celek obsahoval 3,1 procenta křemíku, 0,25 procenta manganu, 0,012 procenta síry, 5 až 10 milióntin boru, 45 áž 75 milióntin dusíku, 0,10 procenta mědi a 0,035 procenta chrómu. Cín byl přidán v různých množstvích к odděleným tavbám, aby se dosáhlo rozmezí obsahu cínu od 0,002 až 0,04 procenta. Složení těchto taveb podle analýzy jsou sestavena v tabulce I.

TABULKA I

Tavba	% Mn	o/o S	Mn/S	O/o Sn	ppm N
1	0,025	0,012	2,0	0,002	69
í 2	0,024	0,012	2,0	0,010	74
3	0,026	0,012	2,1	0,020	46
4	0,025	0,011	2,3	0,045	49

Z ingotů odlitých z těchto tavenin byly odříznuty řízky o tloušťce 4,445 cm a byly válcovány za tepla s teploty 1250 ^CC v šesti průpiších na tloušťku přibližně 2,286 mm.

Po moření 'byly vzorky horkého pásu tepelně zpracovány teplem při teplotě 950 °C, přičemž doba mezi 930 a 950 °C byla přibližně tři minuty. Horké pásy byly pak válcovány za studená přímo na konečnou tloušťku asi 2,283 mm. Proužky materiálu válcovaného za studená, které měly Epsteinovu velikost, byly oduhličeny na méně než 0,06 procenta zahříváním po dobu dvou minut při 800 °C ve vodíku s rosným bodem 20 °C. Při 0,10 procenta cínu je úroveň uhlíku po oduhličovacím tepelném zpracování přibližně 0,010 procenta. To vede к vyšším ztrátám, avšak nemá to vliv na permeabilitu. Nižší úrovní uhlíku a nižších ztrát lze dosáhnout použitím popouštěcí atmosféry s vyšším rosným bodem. Oduhličené pruhy byly kartáčovány magnesiovým mlékem až do hmotnostního zisku přibližně 40 miligramů na pruh а к některým pruhům povlečeným hořčíkem byl přidán bor za použití 0,5procentního roztoku kyseliny borité, což uložilo na povlaku dostatečné množství boru takové, že kdyby byl všechen pohlcen křemíkovou ocelí, zvýšil by se obsah boru v kovu o 12 milióntin. Výsledné povlečené proužky, zahrnující jak proužky kartáčované roztokem kyseliny borité, tak i prouž ky, které nebyly takto zpracovány, byly podrobeny konečnému popouštění, které záleželo v zahřívání po 40 °C za hodinu od 800 °C do 1175 °C v suchém vodíku a v udržování na této teplotě po dobu tří hodin.

Účinky cínu na permeabilitu a na ztráty při kmitočtu 60 Hertzů při 17.10^_1 T jsou sestaveny na diagramu v obr. 1, na kterém je permeabilita při (10 000/4 π] . Aur¹ nanesena proti % cínu v tavenině. Křivka A znázorňuje vzorky s povlakem obsahujícím bor, zatímco křivka В představuje vzorky s povlakem prostým boru. Ztráty v miliwatech na 0,454 kg jsou zaneseny v sousedství odpovídajících bodů na každé křivce. Jak je patrno z údajů zakreslených na grafu, vede přítomnost pouze 0,010 procenta cínu, zejména při přidání boru к povlaku, ke značnému zlepšení v magnetických vlastnostech. S těmito slitinami se dosáhne při přítomnosti cínu 0,020 procenta dokonalého výsledku.

Příklad 2

Při jiném pokusu podobném jako v příkladu 1 se dvě laboratorní tavby roztavily ve vzduchové indukční peci za použití elektrolytického železa a 98 procent ferosilicia, přičemž obě obsahovaly 3,1 procenta křemíku, 10 milióntin boru a 40 až 50 milióntin dusíku a jinak měly složení uvedené v tabulce II.

TABULKA II

Tavba % Μη % S % C % Sn

0,028

0,026

Postup od stadia taveniny až do stavu konečně popuštěného by! stejný jako v příkladu 1 s 'tím rozdílem, že válcování za tepla bylo prováděno při pěti různých teplotách a obsah boru v povlacích byl větší, neboř 'byl ekvivalentní 15 milióntinám na bázi materiálu plechu nebo pruhu z křemíkové ocele. Hodnoty permability pro slitiny 5 a 6 jsou naneseny na obr. 2 po koncovém popouštění bez přísady boru k povlaku, a v obr. 3 s přísadou boru k povlaku. Ztráty v miliwatech na 0,454 kg jsou zaneseny u příslušných bodů na každé z křivek představujících tavby 5, popřípadě 6.

Dokonalost tavby obsahující cín je zřejmá ze srovnání magnetických vlastností, a ze0,013 0,036 < 0,002

0,013 0,035 0,02 jména permeabilit, na obr, 2 a 3. I bez boru v povlaku je permeabilita větší než 1900 nebo těsně u 1900, když se válcuje za tepla v rozmezí 1200 °C a 1250 ^CC a při obsahu boru v povlaku jsou permeability vyšší než 1900, když se válcuje téměř od nejnižší teploty.

Příklad 3

Ve 'třetím pokusu podobném jako· u příkladů 1 a 2 bylo připraveno sedm taveb, z nichž každá obsahovala 3,1 procenta křemíku, 0,1 procenta mědi a 0,03 procenta chrómu při složení sestaveném v tabulce III.

TABULKA III

Tavba	% Mn	% S		% C	ppm B	ppm N	% Sn
7	0,028	0,013		0,036	7	43	< 0,002
8	0,026	0,013		0,035	8	39	0,02
9	0,025	0,014		0,034	6	38	0,047
10	0,025	0,009		0,035	4	38	< 0,002
11	0,025	0,009		0,035	4	38	0,023
12	0,027	0,010		0,035	5	35	0,048
13	0,024	0,008		0,036	8	36	0,097
Zpracování	koncovým	popuštěním	bylo	eekivalentní 12	milióntinám	na bázi pod
stejné jako v	příkladu 1,	až na to, že	bylo	kladu	materiálu	plechu nebo	pruhu křemí·

použito pěti rozdílných teplot válcování za tepla, jak je uvedeno v příkladu 2. Kromě toho byl bor vpraven do některých hořčíkových povlaků, jak popsáno v příkladu 2 a vyznačeno v tabulkách IV a V, přičemž obsah boru v povlaku byl v každém případě kové ocele. Magnetické vlastnosti materiálu křemíkové ocele, vyvolané a vyzkoušené v průběhu tohoto popisu, ' jsou sestaveny v tabulce IV (tavby obsahující 0,013 procenta síry) a tabulce V (tavby obsahující 0,009 procenta síry).

Magnetické vlastnosti po konečném popouštění taveb s 0,013 % síry

Teplota válcování Tavba 7 Tavba 8 Tavba 9 za tepla MgO MgO + B MgO MgO + B MgO MgO + B

rQ

3.

o N CD s o in θ ω CM CM CO θ' CO O θ' CD CO CO

CM CO O CD CM 00 CM rd rd θ' co CO CD CD rd rd rd rd rd

CD 00 r-l CM Mí CM 00 00 O CQ

Cd θ 00 θ ts oo co o o oo co

Ml 03

C3 rd

CD CD rd rd

O O

CD

СЧ θ' CD U0 CD

O CD O O CQ [> CD t> S

Mí rd CD θ' rd bs O CD 00 CM 00 Θ- CO CD rd O Mí ΙΘ in 00 00 θ. to Mí Mí CD CD rd rd rd rd rd

rH	г—1	O	CO	CM
O	CD	CD	O	r4
t~H	CO	OO	CD	oo
rH	rH	rH	i—1	г—1
O	CM	oo	0O	00
	00	CO		03
CD	b-	CD	ČD

Magnetické vlastnosti po konečném popouštění taveb s 0,009 % síry

0)	CO	CD	03	O
LO	Mí	OO	□0	03
00	v4	00	b·»	тЧ
rH	rH			rH
y—1	Ml	CM	00	O
rH	Mí	CD	CD	CD
CD	00	00	OO	OO
rH	г-1	rH	г-1	rH
CM	CM	CM	CD	LO
CO	Mí	00		00
rH		CD	CD

rH	oo	Ю	oo	b-
00	CM	ю	00	00
Mí	CD	CO	oo	Ьч
тЧ	rH	rH	r-l	r-l
o	O	oo	LO	00
o	bx	Ml	O	CM
co	rH		b*	CD
r-l	r-l

rH	CO	LO	00	O
	03	rH	Mí	LO
Mí	M<	Ю	CD	t>4
тЧ	rH	rH	rH	rH
O	00	CD		CD
CD	LO	LO	00	O
00	CM	CM	o	CD
тЧ	rH	r-l	rH

CM CD

CM bO * к Ен

O	CD	CD	O	CD
O	LO	O	LO	O
rH	rH	CM	CM	OO
rH	rH	rH	rH	rH

Příklad 4

Ve čtvrtém pokusu podobném jako v příkladu 1, 2 a 3, bylo připraveno· deset taveb, z nichž každá obsahovala 3,1 procenta křemíku, 0,01 procenta mědi, 0,03 procenta chrómu, 0,04 procenta uhlíku, 0,035 procen ta manganu, 5 až 10 milióntin boru a 35 až 65 ppm dusíku. K pěti tavbám bylo· přidáno 0,05 procenta cínu, ' kdežto k ostatním pěti tavbám nebyl přidán žádný cín. Složení těchto taveb podle analýzy a chování materiálu z nich vyrobeného při sváření jsou sestaveny v tabulce VI.

TABULKA VI

Tavba	% Mn	% S	% Sn	Rovnoběžné praskliny	Příčné praskliny/metr
14	0,034	0,010	< 0,002	ne	0
15	0,035	0,013	< 0,002	ne	16
16	0,037	0,016	< 0,002	ne	64
17	0,038	0,019 0,022	< 0,002 < 0,002	ano	173
18	0,034	ano	192
19	0,034	0,010	0,045	ne	4
20	0,035	0,013	0,040	ne	37
21	0,032	0,015	0,046	ne	65
22¹·	0,036	0,017	0,045	ne	75
23	0,035	0,019	0,049	—	—

Tabulka VI ukazuje, že při zvětšování obsahu síry se zvyšuje frekvence prasklin ve svaru a při obsahu 0,018 procenta síry nebo větším se také vytvoří prasklina ve svaru rovnoběžně s jeho· délkou. Pokusy dávající tyto· výsledky a vedoucí k závěru, že výskyt trhlin nebo prasklin je primárně závislý na obsahu síry, byly prováděny simulovaným svářením, při kterém se vedla wolframová •elektroda o průměru 1,5875 mm ve vzdálenosti 0,79375 mm nad povrchem za studená válcovaného vzorku proužku, silného· 1,524 mm a upnutého v přípravku. Při proudu 50 ampérů a při postupu elektrody rychlostí 20,32 cm za minutu, obdrželo se roztavené pásmo o šířce 2,54 mm až 3,81 mm. Po· přechodu elektrody se zkušební vzorky rozpadly do tří kategorií:

1. vzorky s význačnou trhlinou probíhající po délce svaru („rovnoběžná prasklina“ v tabulce I] a s jinými malými trhlinami ve svaru;

2. vzorky bez rovnoběžné trhliny, avšak s různými trhlinami ve svaru a u něho, orientovanými vůči svaru v úhlu; („příčné praskliny“, v tabulce VI);

3. vzorky prosté trhlin, což bylo· potvrzeno použitím barviva, kterého se obvykle používá pro detekci trhlin.

Tento pokus přehání sklon materiálu pro vytváření trhlin, neboť se předpokládá, že materiál, který tvoří pouze příčné trhliny, bude svařitelný vhodnými technikami.

Na obr. 4 a 5 jsou znázorněny magnetické vlastnosti deseti taveb po· koncovém po pouštění. Před popouštěním nebyl k povlaku přidán žádný bor. U příslušných bodů jsou uvedeny ztráty při 17.10“¹ T a 60 Hertzech. Jsou zřejmé znamenité magnetické vlastnosti taveb obsahujících síru. Z chování při sváření, vyznačeného na tabulce VI, a z magnetických vlastností podle obr. 4 a 5 je zřejmé, že při přidání cínu lze dosáhnout vysoké permeábility a nízkých ztrát v tavbách s dostatečně nízkým obsahem · síry, aby nejevily „rovnoběžné trhliny“ při vyhodnocení svařování.

Příklad 5

Pět laboratorních taveb bylo roztaveno ve vzduchové indukční peci pod argonovým krytem za použití elektrolytického železa a 98 procent ferosilicia, přičemž celek obsahoval 3,1 procenta křemíku (Si), 0,022 až 0,026 procenta manganu (Mn), 0,003 až 0,005 procenta síry (S), méně než jeden díl nebo 7 až 10 milióntin boru (B), 41 až 58 milióntin dusíku (N), 0,01 procenta mědi (Cu), 0,03 procenta chrómu (Cr) a 0,038 až 0,041 procenta uhlíku (C). Antimon (Sb) byl přidán k odděleným tavbám v různých množstvích, aby se obdrželo rozmezí obsahu antimonu od 0,001 do 0,041 procenta. V tabulce VI! jsou vyznačena přibližná množství uvedených složek těchto tavenin podle analýzy při vzestupném pořadí obsahu antimonu. Procenta a díly jsou založeny na hmotnosti každé tavby počínaje tavbou 1.

TABULKA VII

Tavba °/o Sb % Mn % S

Mn/S ppm B ppm N B/N

1	0,001	0,025	0,005	5,0	7,1	41	6
2	0,014	0,024	0,006	4,0	8,4	58	7
3	0,030	0,022	0,005	4,4	7,0	45	6,5
4	0,031	0,031	0,006	5,0	nic	55	nic
5	0,041	0,026	0,006'	4,3	8,4	58	7

Z ingotů odlitých z těchto tavenin byly odříznuty plátky o tloušťce 4,445 cm a byly za tepla válcovány s teplotou 1200 °C v šesti průpiších pro vytvoření teplých pásů o tloušťce přibližně 2,286 mm. Po moření byly vzorky teplých pásů teplem zpracovávány při 950 °C, přičemž doba mezi 930 a 950 °C byla asi 3 minuty. Teplé pásy byly potom za studená válcovány na konečnou požadovanou tloušťku přibližně 0,2794 mm. Potom byly proužky za studená válcovaného materiálu v Epsteinově velikosti oduhličeny na méně než 0,006 procenta uhlíku zahříváním po dobu dvou minut na 800 °C ve vodíku s rosným bodem 20 °C. Při 0,04 procenta Sb je úroveň uhlíku po oduhličovacím tepelném zpracování přibližně 0,015 procenta. To·, vede k vyšším ztrátám, avšak neovlivňuje permeabilitu. Nižší úrovní uhlíku i ztrát lze dosáhnout použitím popouštěcí atmosféry o vyšším rosném bodu. Oduhličené proužky byly kartáčovány magnesiovým mlékem až do váhového· zisku přibližně 40 mg na proužek. 0,5- nebo l,0procentní roztok kyseliny borité ve vodě byl nakartáčován na některém z proužků povlečených hořčíkem za použití dostatečných množství roztoku, tak, aby kdyby všechen bor ve výsledném · povlaku byl pohlcen křemíkovou ocelí, zvýšil by se obsah boru ve slitině o 12 nebo 24 milióntin, jak je vyznačeno v tabulce VIII. Výsledné povlečené proužky zahrnující jak proužky kartáčované roztokem kyseliny borité, tak i proužky, jež nebyly takto zpracovány, byly vystaveny koncovému popouštění záležejícímu v zahřívání po 40 °C za hodinu od 800 °C na 1175 °C v suchém vodíku a tato teplota byla udržována po tři hodiny.

Výsledky zkoušek prováděných na Epsteinových svazcích sestavených z proužků připravených z taveb 1 až 5 pro určení magnetických vlastností (ztráta energie a permeabilita ] po jejich konečném popouštění jsou sestaveny v tabulce VIII.

TABULKA VIII

Magnetické vlastnosti taveb 1 až 5 po· koncovém popouštění

Přibližné množství boru naneseného v povlaku ppm 12 ppm 24 ppm

Tavba	(a) při (c)	μ (b)	(a) při (c)	μ (b)	(a) při (c)	μ (b)
1	1341	1503	1332	1506	1298	1499
2	1186	1594	748	1856	746	1844
3	1197	1621	746	1865	905	1760
4	1326	1490	1306	1496	1304	1489
5	1088	1641	692	1901	686	1900

Ja) Ztráta energie v miliwatech na 0,454 k g při 17.10“1 T magnetické indukce ze střídavého proudu při kmitočtu 60 Hert zů.

(b) Magnetická permeabilita μ při (10 000/4 π) . Am“1.

(c) Magnetická indukce 17.10^_1 T.

Údaje ukazují, že povšechně pro daný povlak ztráty klesají a permeabilita vzrůstá, když se zvyšuje obsah antimonu, za předpokladu, že tavenina obsahuje bor (tavenina pro tavbu 4 neobsahovala prakticky žádný borj. Údaje dále ukazují, že obecně pro danou tavbu, obsahující daný obsah antimonu v tavenině, nanesení povlaku obsahujícího bor snižuje ztráty a zvyšuje permeabilitu. Nízké ztráty a vysoká permeabilita proužků · tavby 5 (0,041 procenta Sb v tavenině) popouštěných s povlaky z kyseliny borité jsou srovnatelné s vlastnostmi dosud obchodně vyhledávaných křemíkových ocelí s vysokou permeabilitou. Jak je z údajů patrno·, vede přítomnost pouze asi 0,01 procenta antimonu, zejména při přidání boru k povlaku, ke značnému zlepšení magnetických vlastností.

Tavby 1 až 5 včetně byly vyhodnoceny na svařitelnost vedením tavného· pásku po délce přibližně 12,7 cm, a to po jejich proužku, válcovaném za studená o tloušťce 1,651 mm. Žádná z těchto taveb nejevila žádné trhliny, což naznačuje podstatnou nepřítomnost křehkosti ve svaru. Laboratorní tavby se stejným obsahem manganu, bez antimonu a s obsahem přibližně 0,02 procenta síry pro zbrzdění růstu zrn jeví při stejném pokusu velmi značné tvoření trhlin. V podrobnějším postupu byly zkoušky dávající tyto výsledky . a vedoucí k závěru, že výskyt trhlin je primárně závislý na obsahu síry, prováděny simulovaným svařováním, záležejí218577 cím v tom, že se wolframová elektroda o průměru 1,587 mm vedla ve vzdálenosti 0,79375 mm nad povrchem za studená válcovaného proužku upnutého v přípravku. S proudem 80 ampérů a při postupu elektrody rychlostí 203,20 mm za minutu se obdrželo roztavené pásmo o šířce 2,54 až 3,41 mm.

Příklad 6

Byly připraveny dvě laboratorní tavby za

TABULKA IX použití postupu podle příkladu 1 s následujícími rozdíly. Složení tavenin pro tyto· tavby (6 a 7) bylo v podstatě stejné jako pro tavby 2, popřípadě 3, až na to, že bylo použito vyššího obsahu dusíku. V tabulce IX jsou udána přibližná množství vyznačených složek těchto tavenin podle analýzy, leda že by bylo udáno jinak.

Tavba % Sb % Mn % S ppm В ppm N

B/N

6	0,014	0,025	0,005	(10)*	100	(0,10)
7	0,038	0,024	0,003	(1O)‘	86	(0Д1)

* Nebylo analyzováno pro bor (M). 10 ppm boru bylo přidáno při přípravě tavenin.

Postupování od stadia taveniny do stavu po koncovém popouštění bylo stejné jak popsáno v příkladu 5.

Přibližný obsah boru v povlacích byl mě něn po přírůstcích 12 ppm od nula ppm do 60 ppm na bázi podkladového materiálu plechu nebo pruhu křemíkové oceli. Permeabilita a ztráty energie vyplývají ze zkoušení Epsteinových svazků vytvořených z proužků těchto plechů, jak je uvedeno v tabulce X.

TABULKA X

Magnetické vlastnosti taveb 6 a 7 po koncovém popouštění ppm В naneseno v povlaku Ttavba 6 Tavba 7

	(a) při (c)	μ (b)	(a) při (c)	μ (b)
0	865	1787	1192	1598
12	733	1859	737	1876
24	724	1873	673	1897
36	700	1875	674	1897
48	672	1889	713	1887
60	681	1884	753	1839

(a) : mW/0,454 kg (b) : (10 000/4 π) . Am-1 (c): 17.10-1. t

Údaje opět ukazují, že magnetické vlastnosti se zlepší povlečením borem, to znamená, že se sníží ztráta energie a zvýší magnetická permeabilita. Kromě toho toto zlepšení výrazně stoupá při zvyšování množství boru naneseného v povlaku, až se dosáhne maximálního zlepšení. Srovnání taveb 6 a 7 ukazuje, že takové maximum nastane při vyšším obsahu boru v povlaku pro tavby připravené z tavenin majících vyšší obsah dusíku. (Maximum nastává mezi 36 a 60 ppm boru naneseného v povlaku pro tavbu 6 připravenou z taveniny obsahující 100 ppm dusíku, zatímco nastává mezi 24 a 48 ppm boru pro tavbu 7 s 86 ppm dusíku v tavenině). Srovnání vlastností tavby 6 (0,014 procenta antimonu s povlakem 12 ppm boru) s tavbou 2 (rovněž 0,014 procenta antimonu a s povlakem 12 ppm boru) ukazuje, že při nižších úrovních antimonu zvyšuje vyšší obsah dusíku (100 ppm oproti 58 ppm) magnetické vlastnosti. Tento příznivý účinek zvyšování obsahu dusíku se nedo sáhne při vyšších úrovních antimonu užitých v tavbách 5 a 7.

Příklad 7

Sedm laboratorních taveb (očíslovaných 8 až 14) bylo připraveno za použití postupu podle příkladu 5 s níže uvedenými rozdíly. Složení tavenin pro tyto tavby byla v podstatě stejná jako pro tavby 1 až 5, až na následující uvedená přibližná množství vyznačených složek: 0,04 procenta manganu, 0,030 až 0,040 procenta uhlíku, 10 ppm boru (přidáno, avšak neanalyzováno), 27 až 52 ppm dusíku, 0,006 až 0,021 procenta síry v tavbách neobsahujících žádný antimon (tavby 8 až 12) a 0,006 až 0,011 procenta síry v tavbách obsahujících antimon (0,045 procenta Sb v tavbě 13 a 0,046 procenta Sb v tavbě 14). V tabulce XI jsou sestavena přibližná množství vyznačených složek každé taveniny podle analýzy.

1ti

TABULKA XI

Složení tavby a magnetické vlastnosti

V povlaku není nanesen B V povlaku

Tavba	% Sb .	s %	Mn/S	ppm N	(a) při (c)	μ (b)	je nanesen B
(a) při (c)	μ (b)
8	bez	0,006!	5,7	27	1344	1495	1318	1503
9	bez	0,009	3,8	35	1372	1480	1226	1483
10	bez	0,013	2',6	44	1381	1495	1369	1499
11	bez	0,017	2,0	45	1380	1491	1299	1544
12	bez	0,021	1,6	50	954	1774	758	1870
' 13	0,045	0,006	5,7	38	743	1848	767	1867
14	0,046	0,011	3,2	37	718	1878	719	1916
12 ppm	B nanesené	v povlaku,	vztaženo.	n

a hmotnost podkladu.

(a) : .mW/0,454 kg (b) : (10 000/4 π] . Ami (c) : 17.1П-1. T

Údaje ukazují, že v nepřítomnosti antimonu je permeabilita nízká, dokud se úroveň síry nezvýší na 0,021 procenta (tavba 12). Avšak při 0,046 procenta antimonu a pouze 0,011 procenta síry (tavba 14) se dostane vysoká permeabilita (1878) bez nanesení boru v povlaku a vyšší permeabillty (1916) se dosáhne při nanesení boru v povlaku.

Tavby 8 až 14 včetně byly vyhodnoceny na svařovatelnost za užití pokusu udaného v příkladu 5 s tím rozdílem, že za studená válcované proužky měly tloušťku 1,65 mm.

Tento pokus přehání jakýkoliv sklon materiálu pro vytváření trhlin. Očekává se, . že materiál, který vytváří pouze příčné trhliny a méně než 10 takových trhlin na metr, bude vhodně svařovatelný za použití známých svařovacích postupů užívajících například plnidla .a užšího. roztaveného pásma. Výsledky zkoušek na svařovatelnost pro tavby 8 až 14 jsou sestaveny v tabulce XII, kde jsou rovněž udány obsahy síry a antimonu v uvedených tavbách.

Složení tavby a svařovatelnost	TABULKA XII % Sb	Rovnoběžné trhliny*	Příčné trhliny na metr
Tavba	% S
8	0,006	0	ne	0
9	0,009	0	ne	0
10'	0,013	0	ne	4
11	0,017	0	ne	63
12	0,021	0	anc*	200
13	0,006	0,045	ne	8
14	0,011	0,046'	ne	4

*. Probíhající v podstatě podél celé délky svaru.

Údaje v tabulce XII ukazují, že počet příčných ; · trhlin . vzrůstá při zvyšování obsahu síry · nad · asi 0,01 procent síry a v tavbách obsahujících více než asi 0,015 procenta síry je tvoření příčných trhlin značné, zatímco tvoření rovnoběžných trhlin · (znamenající. mimořádnou křehkost svaru) nastává .přibližně při asi 0,021 .procenta síry.

Tavby jevící· méně než přibližně 10 příčných trhlin na metr . v tomto pokusu jsou podle předpokladu vhodně . svařovatelné. . I když tavby 8 .až 11 obsahující málo síry jeví vhodný stupeň nepřítomnosti křehkosti ve svaru, jsou tím obětovány jejich . magnetické vlastnosti (viz tabulka XI). Pro srovnání jeví tavby 13 a 14 .obsahující antimon jak vhodnou svařovatelnost . .(tabulka XII), tak i znamenité magnetické vlastnosti [tabulka XI).

Claims

PREDMET

1. Způsob výroby fólie křemíkové ocele s orientovanými zrny o· slohu (110) [001], vyznačující se tím, že se tavenina křemíkové ocele, obsahující 2,2 až 4,5 hmot. % křemíku, 0,003 až 0,0035 hmot. % boru, 0,003 až 0,0075 hmot. % dusíku, přičemž poměr boru a dusíku je 1 až 15, 0,02 až 0,05 hmot, procenta manganu, 0,005 až 0,025 hmot. % síry a cín nebo· antimon v množstvích od 0,01 do 0,1 hmot. %, přičemž obsah dusíku, boru, manganu, síry a cínu nebo antimonu při užití maximálních udaných množství činí méně než 0,2 % taveniny, zbytek železo, odvynAlezu lije, odlitý ingot se válcuje za tepla do protáhlého tělesa, například fólie, které se pak válcuje za studená do· plechu nebo fólie o· předem stanovené tloušťce a výsledná, za studená vyválcovaná fólie se konečným tepelným zpracováním oduhličuje a 'rekrystalizuje na sekundární strukturu (110) [001],
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se před tepelným zpracováním na válcovaný pás křemíkové ocele nanese za studená elektricky izolující přilnavý povlak obsahující 0,0015 hmot. % boru na bázi hmotnosti pásu křemíkové ocele.