CS220760B2 - Method of making the electromagnetic silicon steel with high permeability - Google Patents

Description

Připraví se tavenina křemíkové oceli, obsahující křemík, uhlík, mangan, síru, event. selen, Niní^ ^po^pří^padě ^dusí^k a m^ěd', odtévá se, válcuje za tepla, pak za studená, oduhličí se, nanese se žárovzdorný kysličníkový povlak a žíhá na konečnou strukturu. ^Žárovzdorný ^kysli^čn^íkový ^pov^{* l}a^k se nanese elektrolýzou vodného roztoku obsahujícího jako ^hlavní stož^ ve vo^dě roz^pustnou sůl hořčíku a jako další složku bor a majícího teplotu 48,9 až 90,3 °C. Ocel je upravena v roztoku jako katoda. Povlečená ocel se vyjme z .roztoku a zahřívá na teplotu 815 až 1370 °C.

Vynález se týká . způsobu výroby elektromagnetické oceli s vysokou permeabilitou.

V patentu USA č. 3 054 732 je popsán způsob elektrolytického nanášení žárovzdorného základního povlaku na magnetickou křemíkovou ocel. Podle tohoto patentu se vodní roztok sestávající v podstatě alespoň z jedné složky ze skupiny obsahující ve vodě rozpustné soli vápníku, křemíku, maganu a hliníku, podrobí elektrolýze s křemíkovou ocelí umístěnou jako katoda v roztoku. Povlak je charakterizován přilnavostí a dobrýmⁱ izotačnrni vtaslrnostmi, kter^{é p}řev^ysuj^í odpovídající vlastnosti suspenzního nanášení.

Ú^kolem v^yn^álezu je zdokonalit elektro^lytický způsob podle patentu č. 3 054 732 tak, a^by se zlepšna -magnetická kvalita výstedné křemíkové oceli s -orientovanými zrny. Přidáním boru do elektrolytu se podle vyn^álezu v^ytvo^ří způsob který zvyšuje výhody elektrolytických základních povlaků a dále vytváří vysoce permeabílní ocel s orien„ tovanými zrny. Obvyklé zpracování po nanesení žárovzdorného kysličníkového povlaku je popsáno například v US patentu ' číslo 3 855 020.

Řada publikací vcetn^ě patent^ů USA msto 3 676 227, č. 3 700 506 a č. 3 945 862 popisuje suspenzní povlaky obsahující bor. Suspenzrn povla^ky jsou v^ša^k zcela odl^išn^é od elektrolytických. Tvar částic nanášených elektrolyticky - je rozdílný od tvaru částic nanášených suspenzí. Reakce mezi substrátem a povlakem je rozdílná. Povlaky nanášené jako suspenze jsou před žíháním velice drobivé, zatímco elektrolytické nikoliv. Na druhé straně elektrolytické povlaky vyvíjejí podstatně víc vody během strukturálního žíhání.

Je ^pro^to úkolem v^yn^álezu vytvořit ztepšený způsob výroby křemíkové oceli s orientovanými zrny.

Vynález se vztahuje na způsob výroby elektromagnetické křemíkové - oceli s vysokou permeabilitou, mající orientaci krychle na hranu, sestává jící z přípravy taveniny křemíkové oceli, obsahující v hmotnostní ^koncentraci ^2,5 až ^4,0 % ^křemí^ku^{, 0,02} až 0,0⁷ % uhn^ 0^,01 až 0^⁴ % man^ganu^, 0,⁰⁰⁵ až ^0,09 % látky ze s^kupin^y obsahuprn síru a . sele^ 0^,01⁵ až 0^,0⁵ % hliník 0^,0 až 0^,0² % dusí^ ^0,0 až ^1,0 % měd^ a z^byte^{k ž}elezo^, toerážto oce^l se odtév^ vákuje za tepla, válcuje za studená, oduhličí se, nanese se na ni žárovzdorný kysličníkový povlak a žíhá se na konečnou strukturu.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se žárovzdorný ^kys^ličn^íkový pov^la^k nanese ele^ktrolýzou vodného -roztoku po dobu od zlomku sekundy do několika minut, kterýžto vodný roztok má jako hlavní složku ve vodě rozpustnou sůl hořčíku a jako další složku ^bor v ^hmotnostrn ^ko.ncentraci ^0,001 až ¹⁰ % a te^plohi ^48,9 a^{ž 93,3} °C, ^při^čemž ocel je upravena jako katoda v tomto roztoku -k vytvoření a uložení lbor -obsahujícího přilnavého povlaku hydroxidu kationtů této ve vodě rozpustné soli na ocel, přičemž tento přilnavý povlak obsahuje - 3 až 100 ppm boru, vztaženo na hmotnost oceli, načež se takto povlečená ocel vyjme z roztoku a zahřívá na teplotu 8¹⁵ až ¹³⁷⁰ °C. Elektrol^yt je výhodně tvořen z borátu hořčíku.

Žárovzdorný ^kysl^ičn^íkový povlak se tvoř^ ^když se ocel zaMeje na zvý^šenou tepte^ což nastává obvykle při žíhání na konečnou strukturu. Pokud jde o běžné úkony při zpracování oceli, lze použít jakéhokoli postupu, napříMad ^popsaného ve shora uve^dených ^patentech. Výraz odtév^ zahrnuje ⁱ plynulé odlévání. Tepelné zpracování vznikající pří válcování za tepla je rovněž zahrnuto v rámm vyn^álezu. ^Oce^l v^yroben^á po^dte v^ynálezu m^á obecn^ě permeabhito nejm^én^ě 2,35⁷.10-3 h . m“¹ při 795 A.m“i. I když lze prO^ok^at že ^ka^{ždá k}řemí^kov^á ocel m^ůže být z^pracov^ána ^po^dle vynálezy tav^enin^y obsahujíc v postato v hmotnostrn koncentraci ^0,02 až ^0,07 % uhn^ ^0,01 až ^{0,24 p}rocenta man^ganu^{, 0,005} až ^0,09 %. ^látky ze s^ku^pin^y obsahuji síru a sele^ ^{0,015 až} 0^,05 % ЬИт^ ^do ^0,02 °/o ^síku ^do ^1,0 °/o méd^ 2^ a^{ž 4,0} % Wem^ z^byte^{k d}o ¹⁰⁰ procent že^lezo^, se jev^í ja^ko nejv^ho^dnějšL

Elektrolyt je s výMou teořen složeninou vápníku a/nebo hořčíku obsahující bor. Bor ^lze c^hemic^ky váza^t a ne^bo fyzžútoě přidávat. Výhodnou sloučeninou je boritan hořčíku. V elektrodu -možu bý^t obsa^ženy i jiné látkiy^ např^íkla^d tohtottory růstei zrn, jako je např^íkla^d sba. Kyseliny ja^ko napřr klad k^yselina octov^á se ^přidávaj^{í k} reaJkrn se složtomh ^kter^é tvoří ve vo^dě rozp^ustné soli. V ^ípadě ^že se nan^áší al^kahc^ké povlaky b^y pH elektrodu mělo bý^t nejmáž 7. Ele^ktrol^yt se obvykle udržuje pří. teptote alespoň 50 °C.

Hlavní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se vytvoří elektrolytický žárovzdorný kysličníkový povlak, který má vě^tší pnlnavost a holařní vlastnosti než ^dosud známé suspenzní povlaky. Povlak podle vynálezu se vyznačuje lepší reakcí mezi podkladovou ocelí a povlakovým roztokem během žtoarn na ^kone^čnou strukturu. Nej^důležitější však je, že způsob podle vynálezu ztepšuje magnetmž vtestnosb výsle^dn^é křemíkové oceli s orientovanými zrny, na níž je nanesen. Vynález představuje tedy podstatný pokrok ve srovnání se známým stavem techniky.

Nžledujbí pří^kla^{dy p}rove^dem v^větlujíi několik aspektů vynálezu.

Tavba křemíkové oceli byla odlita a zpracov^ána -na ^křem^íkovou ocel majfcí onentaci. ^kr^yc^hle na hranu. ^Slo^žení oceli je uve^deno v tabulce I.

TABULKA I

Složení (v hmotnostní koncentraci)

c	Mn	S	AI	N	Cu	B	Si	Fe
0,055	0,13	0,043	0,029	0,0055	0,19	0,0004	2,92	zbytek do 100 %

Zpracování oceli zahrnovalo vyrovnání teploty při zvýšené teplotě po několik hodrn, v^álcov^án^í za te^pla na jmenovitou ttoušťku cca 2 mm, normalizaci za tepla válcovaného pásu, válcování za studená na konečnou tloušťku, oduhličení, nanesení ohnivzdorného kysličníkového základního povlaku, jak je popsáno v dalším odstavci, a žíhání na konečnou strukturu.

Ž^árovzdorný základrn k^lmrnkový ^pov]lak b^yl naná^šen eletorotyzou ve vo^drnm roztok ^při^čemž ocel b^yla umfetona ja^ko ^kato^da v roztoku, potom se ' povlečená ocel vyjmula z roztoku a zahřívala při zvýšené teplotě. Zahřívání se provádělo během žíhání na konečnou strukturu. Elektrolyt byl připraven smícháním 24,1 ml .kyseliny octové s 8,5 g borátu hořčíku a 976 ml vody. Povlé.kání se ^prov^ádělo p^{ři p}rou^du o hustoto 0,0⁴⁴ A/cm² při teplotě asi 65 °C. Povlak měl cca 6 ppm boru vztaženo k hmotnosti oceli.

Osm vzorků . oceli [vzorek A až H) bylo zkoušeno na permeabiiitu a ztrátu v jádru. Výsle^dky zkou^šek jsou uve^den^y v tahutee I¹.

TABULKA II

Vzorek	Tloušťka mm	Permeabílita (μ.10-3 H.m-1)	Ztráta v jádru (W.kg-l při 1,7 T)
A	0,2971	2,440	1,550
B	0,2921	2,439	1,523
C	0,2895	2,433	1,526
D	0,2870	2,383	1,704
E	0,2946	2,433	1,484
F	0,2895	2,433	1,477
G	0,2895	2,433	1,479
H	0,2870	2,415	1,543

Výhody obsahu boru v elektrolytu jsou jasně zřejmé z tabulky II. Všech osm vzor^ků meto permeabHito vyš^ší ne^ž 2,375 . 10^{-3 H} . m p^{ři 795} A . m_i a v^ětšma ztráto v já^dru men^ší ne^{ž 1,543} W. ^kg-1 při ^1,7 T. ^přilnavost povlaku byla výborná.

^{Tři d}a^lší vzorky (vzorek I a^ž K) ze stejn^é tavby byly zpracovány podobným způsobem, ale s elektrolytem, .do něhož bor přidán nebyl. Magnetické vlastnosti těchto vzorků jsou uvedeny v tabulce III.

TABULKA III

	Vzorek	Tloušťka	Permeabnita (μ . 10~3 H . m-1)	Ztráta v jádru (W . kg”1 při 1,7 T)
1	I	0,2921	2,357	1,799
	J	0,2921	2,375	1,770
	K	0,2946	2,369	1,797

Žá^dný ze vzor^ků nem^ěl permeabditu vyš^ší než 2,³⁷⁵. to“^{3 H} . m¹. Rovně^ž se v^ys^kytujT v^yso^ké ztráty v já^dru u tochto vzor^ků.

Magnetické vlastnosti vzorků A až H jsou významně lepší než vzorků I až K. Vzorky A až H jsou vyrobeny podle vynálezu, zatímco vzorky I až K nikoliv.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT . VYNALEZU

   1. Způsob výroby elektromagnetické křemíkové oceli s vysokou permeabilitou, mající orientaci krychle na hranu, sestávající z přípravy taveniny křemíkové oceli, obsahujmí v ^hmotnostn^í koncentraci ^2,5 až ^4,0 % křem^ík^ ^0,02 a^{ž 0,07} % uliM^ ^0,01 až' ^{0,24 p}rocenta mangany 0,005 až ^0,09 % ^látk^y ze sku^pin^y o^aliují^ síru a sele^ ^0,015 a^ž 0^,05 % 0^,0 až 0^,02 % dusíky 0^,0 a^{ž 1,0} % mě^ a z^bytek že^lezo^, kterážto oce¹ se o^d1évů v^á1cuje za tep^ válcuje za studená, oduhličí se, nanese se na . ni žárovzdorný kysličníkový povlak a žíhá se na konečnou strukturu, vyznačený tím, že se žárovzdorný ' kysličníkový povlak nanese elektrolýzou vodn^ého rozte^ku ^po ^do^bu o^d zlomku sekundy do několika minut, kterýžto vodný roztok má jako hlavní složku ve vodě rozpustnou sůl hořčíku a jako další složku ^bor v hmotnostní toncentram 0,00¹ a^ž 10 % a teplotu 48,9 až 93,3 °C, přičemž ocel je upravena jako katoda v tomto roztoku k vytvoření a uložení bor obsahujícího přilnavého povlaku hydroxidu kationtů této ve ' vodě rozpustné soli na ocel, kde tento přilnavý povlak obsahuje 3 až 100 ppm boru, vzta^ženo na ^hmotnost oceů nače^ž se takto povlečená ocel vyjme z roztoku a zahřívá na te^plotu 8I⁵ a^ž 1³⁷⁰ °C.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že elektrol^yt je tvořen z borátu hořčftu.