CS226016B2 - Method of reducing thickness of hot rolled silicon steel sheets - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zeslabení zatepla válcovaného pásu z křemíkové oceli, podle něhaž se vyválcovaný mattelál zeslabuje z počáteční tlouštíky 1,5 až 4,1 mm po přůchodu druhou a třetí válcovací operací probíhajících zastudena na tlouštku v rszm^^^:( 0,5 až 1,1 mm postupně za konečnou tloušťku v rozmezí 0,15 áž 0,46 mm.

Různé způsoby výroby pásového maatriálu z křemíkové oceli, předatavjící současný stav techniky, jsou popsány v US patentových spisech.č. 2,867,557, č. 2,599,340 a č. 3,933,024. Při výrobě pásu z křemíkové oceli může bý-t plochý předvalek před^l^i^i^'t na teplotu v rozmezí asi od 870 °C do 1 315 . °C e zatepla yyvélcovén na pásový ma^elšl o rozměru asi 1,5 mm až 4,1 mm. Tento materii se často nazýeá zatepla válcovaný pás a jeho tlouštka bývá označena jako rozměr za tepla válcovaného pásů. Po provedení válcování za . tepla lze matteiál vyžíhat, narnořřt, usušit, naolejovat a převinou pro další zpracování. Postupně se u zatepla válcovaného pásu oříznou okraje a pág je válcován zaštudena pro další zeslabení. Pásový ma^elšl je prvním válcováním zastudena zeslaben na meeirozměr, například v - rozmezí 0,5 mm až 1,1 mm. Váácování za studená lze provést válcovací stolicí, jako je například tandemová válcovací stolice se třemi až p£1ti stojany, jednostolicová vratná válcovací stolice nebo podobná válcovací stolice. Mezirozměr je pak zastudena vyválcován druhou válcovací operací za studená na konečný rozměr, což může být provedeno toutéž nebo jinou válcovací stolicí.

Konečný rozměr mmgneti.ckého pásového maateiálu je obecně . řádu od - 0,15 mm do 0,46 mm. Po vy válcování na konečný rozmel' je pásový ma^eišl obvykle oduhličen, pokoven a vy žíhán.

Válcování maateiálu z křemíkové oceli ze zatepla válcovaného pásu na konečný rozměr se provádí dvěma oddělenými válcovacími ^ι'^ιοϊ zastudena vzhledem k nedootatečnosti jediné válcovací operace zastudena. Tato ommeení, která mohou zabránit plnému zeslabení zatepla válcovaného pásu na konečný rozměr jedinou operací, zahrnují výkonové požadavky, typ použitého pohonného mechanismu, průměr pracovního válce a podobně· Proto je v průmyslu obvyklé nejprve zastudena vyválcovat zatepla válcovaný pás na mezirozměr a pak pás o středním rozměru zastudena vyválcoyat na konečný rozměr bud na téže nebo na jiné válcovací stolici.

Pásový materiál může být tepelně zpracován mezi vyválcováním na mezirozměr a konečný rozměr. Jak je popsáno v US patentnu č. 3,843,422, může tepelné zpracování mezi válcovacími operacemi nebo žíhání, zahrnovat vyhřátí materiálu na teplotu asi 940 °C po čas dostačující pro rekrystalizaci zrn. Toto tepelné zpracování se považuje za nutné pro odstranění vysokých zbytkových pnutí, která se v materiálu vytvořila v průběhu prvního válcování za studedena. Bez tepelného zpracování by se materiál trhal nebo by praskal, zvláště v podélném směru, při následném finálním válcování zastudena. Toto žíhání mezi válcovacími operacemi, které je možno nazvat rekrystaliaačním tepélným zpracováním, uvolňuje pnutí, vnášená do materiálu během prvního válcování zastudena a umožňuje válcování rekrystalizovaného materiálu bez nepřiměřených obtíží. Takovéto žíhání mezi operacemi je uznaně výhodné pro většinu pásových materiálů, ale je značně náročné na energii, aby se získala teplota nutná к rekrystalizaci materiálu. Ačkoliv takovéto tepelné zpracování umožňuje další zeslabení materiálu zastudenatím, že odstranění zbytková pnutí, považovalo se za nutné dosáhnout rekrystalizace zrn v materiálu v průběhu tohoto tepelného zpracování, aby se uchovaly magnetické vlastnosti i pro konečný rozměr pásového materiálu.

U určitých křemíkových ocelí, obecně zvaných ocelí s vysokou permeabilitou, se rekrystalizačního tepelného zpracování nepoužívá na žádném stupni mezi pásem válcovaným za tepla a pásem konečného rozměru. Jestliže se užívá obou nebo více válcovacích operací к zeslabení takového pásového materiálu, dochází V průběhu druhé válcovací operace к značnému množství zlomů а к značné zmetkovitosti, v důsledku křehkosti materiálu.

Je tedy zapotřebí alternativního a efektivního způsobu zpracování na mezirozměr ze studená vyválcovaného magnetického pásového materiálu, který by pak byl schopen dalšího zeslabení zastudena a uchoval si magnetické vlastnosti konečného výrobku.

Toho se dosahuje vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že se pás mezi druhou a třetí válcovací operací vyhřívá v neoxidační atmosféře po dobu od 30 sekund do óOminut na teplotu od 150 °C do 595 °C, přičemž neoxidační atmosféra sestává z vodíku, dusíku a jejich směsí.

Podle tohoto způsobu prochází zatepla válcovaný pás střední a konečnou operací válcování za studená pro dosažení postupného zeslabení přéd konečným vyžíháním materiálu. Zlepšení podle vynálezu spočívá ve vyhřívání materiálu mezi střední a konečnou operací válcování za studená, a to na teplotu dostatečnou pro regeneraci zastudena zpracovávané struktury a pro uvolnění zbytkových pnutí vmateriálu zastudena vyválcováném na mezirozměr, přičemž se v zásadě zabraňuje rekrystalizaci pásového materiálu.

Výhodou vynálezu je zajištění způsobu válcování magnetického pásového materiálu zastudena při uchování jeho vysoké magnetické kvality.

Další výhoda vynálezu spočívá v zajištění způsobu uvolnění pnutí pásového materiálu z křemíkové oceli vyválcovaného na mezirozměr při poměrně nízké teplotě před válcováním materiálu konečného rozměru zastudena.

Delší výhodou vynálezu je zajištění způsobu regeneračního tepelného zpracování pásového materiálu vyválcovaného do mezirozměru při poměrně nízké teplotě před vyválcováním pásového materiálu na konečný rozměr zastudena.

Výhodou vynálezu je též zajištění způsobu tepelného zpracování pásového materiálu z křemíkové oceli vyválcovaného do mezirozměru při relativně nízké teplotě pro zlepšení ceókce materiálu na tlaky vznikající během konečné válcovací operace zastudena.

Je známo, že vyžíhání pásového materiálu mezi válcovacími operacemi je výhodné k uvolnění vysokých zbytkových pnutí, která se vytvoří válcováním za studená na m^3^i>rozm^i·. Takovéto žíhání se však provádí při tak vysokých teplotách, že to má za následek rekryetalizaci matteiálu.

Vyyniez se týká způsobu zeslabování zatepla válcovaného meagintického pásového materiálu na konečný rozměr prostřednictvím dvou oddělených, válcování za studená. Magnetické maatriály, které lze podle - vynálezu zpracovávat,-jsou zejména křemíkové oceli jako je orientovaná křemíková ocel, obsahující od 2 % do 5 % nejlépe však .od 3 % do 3,5 % křemíku. Tyuo slitiry železe a křemíku jsou vyznačuj zvětšeiým měrným elektricým odporem a vysokou permeeailitou po vyžíhání. Obecně se takové maatriály v pásové formě používají pro transformátorové jádra.'Transformátory pouuívaaící těchto maaeriálů vykazuj značně menší ztráty v jádře. Udržení mag^etckých vlastností, jako je permeeailite, je výhodou, které je možno dosáhnout způsobem podle vynálezu.

Proces válcování oceli zatepla do tvaru pásů je sám o sobě dobře znám. Válcování desek zatepla, kde desky jsou předehřátý typicky asi na 870 °C až 1 315 °C, může zeslabit deskový maatriál na zatepla válcovány pás o tloušlce přibližně 1,5 mm až 4,1 mm. Při výrobě pásového maatriálu se konečného zeslabení většinou dosahuje válcováním zastudena. Válcování zatela pásu ' vyválcovaného zastudena spočívá v průchodu nenasátého pásového mat^i^iálu válci. za účelem dalšího zeslabení.

Zeslabení zastudena může být dosaženo několika. oddělenými zeslabovacími operacemi, jako jsou průchody pásového maati^iálu tandemovou válcovací stolicí zastudena. Zeslabení zastudena je obvykle asi od 25 % dó 90 % Vstupní tloušťky pásu. Takto za horka vyválcovený pás o tlouš-’ Ťce 1/5 mm až 4,1 mm může být středním válcováním zastudena zeslaben na ' tlouštku 0,5 mm až 1,1 mm a dále pak může být zeslaben na 0,15 až 0,46 mm konečným válcováním za studen©. Obvykle je pás'podroben merioρrračnímu rrCryttalZzčiníeu tepelnému zpracování nebo žíhání mmzi střední a konečnou operací válcování zastudena pro umožnění konečného válcování zastudena bez porušení eattriálu. Bez me.eioperačního tepelného zpracování mí nálsedné válcování zastudena tendenci způsobovat porušení pásového matte*^^, to jest způsobovat trhliny a praskliny v podélném a/nebo příčném směru válcovaného pásu.

Vynález smmřuje k vytvoření způsobu výroby pásového mattriálu z křemíkové oceli o konečné tl^oušíce, kde maatelál je vystaven tepelnému zpracování při nízké teplotě mezi středním a konečným zeslabením zastudena, čímž se vyhne rekrystalizaci, ale současně zajistí účinné konečné zeslabení bez porušení та^х^ё^. Zvváště pozoruhodné na zlepšením způsobu podle vynálezu je, že zabráněním rekrystalizaci pásového materiíiu řízeiým regeneračním tepelným zpracováním se ve srovnání s magneticlým pásovým válcovarým podle doposud známého způsobu uchovvj msagneické vlastnosti konečného žíhaného výrobku.

Matteiál . o středním rozměru je podle vynálezu nahřát na teplotu, která zajistí regeneraci zastudena- zpracovávané struktury a uvolní zbytková pnutí vytvořená válcováním - zastudena na mmeirozměr. Důežité však je, aby teplota ' a doba tohoto m^e^i.o]^<^i?ačního tepelného zpracování nepřesáhly hodnoty, při nichž by podstatně rekrystalizoval. Bylo zjištěno, že takového tepelného zpracováni je možno dosáhnout v rozmezí teplot od 148 °C do 595 °C, načež lze maateiál vyválcovat zastudena na: , konečný rozměr bez jeho porušení. Bylo také zjištěno, že takového tepelného zpracování lze - pouužt . u běžných elektrických oceeí, to jest orientovaných křemíkových ocelí, které-však mají snahu rekn/stelovat, jsou-li vystaveny teplotám vyšším než 620 °C po jakoukoli nadměrnou dobu, asi 30 až 45 sekund. Proto, ačkoliv teplota mmezoperačního tepelného zpracování by nemmia podstatně převýššt 595 °C převýšení takové teploty na krátkou dobu, například- méně než 10 % celkové doby tepelného zpracování, nedovoluje podstatnou rekrystalizaci maatelálu.

Obvyklá doba meezoperačního tepelného zpracování'je od 30 sekund do' 60 minut při teplotách požadovaných pro dosažení regenerace za studená zpracovávané . struktury a uvolnění pnuí^í, přičemž čas a teplota se budou mmnít nepřímo úměrně vůči sobě v procesu vynálezu.

Zjištění! došlo-li při tepelně· zpracování к regeneraci а к uvolnění pnutí, je záležitostí speciálního zkušebního postupu s použitím vzprků materiálu. Provedení trhací zkoušky může prokázat účinek tepelného zpracování zvýšením pevnosti v tahu. Zkouška se provádí tažením jednoho konce zkušebního vzorku rychlostí asi 254 mm/s za použití zkušebních vzorků specifickách rozměrů. Výhodná rozměry pro takovýto vzorek jsou celková dálka asi 140 mm, šířka asi 32 mm na rozšířených okrajích každého konce vzorku.

Tyto okraje se po kružnici o poloměru 32 mm sužují do středně umístěné zeslabené části, která je 6,5 mm dlouhá a 6,5 mm široká. Odborník rovněž pozná, zda došlo к regeneraci ⁴za studená zpracovávané struktury, pozorováním vzorku tepelně zpracovávaného materiálu elektronovým mikroskopem. Dvacetitisícové zvětšení přímo ukáže změny v substruktuře které indikují proce regenerace. Pozorované změny prokazují zmenšení hustoty přítomných dislokací a přeskupení těchto dislokací do geometrického vzoru, jako je polygonální sil s malými úhly hraničních čar mezi zrny. Malé úhly, jako jsou úhly menší než 20°, ukazují na regeneraci bez rekrystalizace, zatímco veliké úhly ukazují na vysoké žíhací teploty, způsobující rekrystalizaci.

Zda zrna materiálu rekrystalizovala, je možno běžně zjiětit pozorováním materiálu, například elektronovým mikroskopem při zvětšení asi des^t tisíckrát. Je samozřejmé, že rekrystalizace několika zrn neovlivní nepříznivě podle vynálezu tepelně zpracovávaný matriál.

Mezioperační tepelné zpracování se musí provádět v neoxidační atmosféře. Takovou atmosférou může být stoprocentní dusík nebo směs vodíku a dusíku, nebo netečný plyn. Dále pro odborníka je zřejmé, že před meziopeční gegenerací a uvolněním pnutí tepelným zpracováním materiálu je možno, je-.li to žádoucí, provést odmaštění a vyčištění.

Při provádění způsobu podle vynálezu se na střední rozměr zastudena vyválcovaná orientovaná křemíková ocel podrobí tepelnému zpracování při nízké teplotě. Pás se tepelně zpracuje tak, aby došlo к regeneraci bez rekrystalizace tím, že postupně přéchází sedmi pásmy úseku vyhřívaného trubkovým zářičem, a pak jedenácti pásmy úseku elektrického přehřívání · Teploty pece, uvedené v tabulce, jsou teploty ve vyhřívacím pásmu, případně v prohřívacím pásmu.

Tabulka I

Teplota pece (°C)	Rychlost pásu (m/min)	Střední rozměr pásu (mm)	Maximální teplota pásu (°C)	Doba tepelného zpracovávání
620/480	46	0,61	480	103 a na 480 °<
620/480	34	0,61	540	20 s na 540 °( 193 s na 480 °(
565/440	49	0,66	400	58 8 na 370 °(
565/440	43	0,66	410	85 a na 370 °<
565/455	34	0,66	440	55 в na 425 °< 143 a na 370 °(

Magnetické vastnosti materiálu o konečném rozměru byly srovnány s podobným pásovým materiálem, který neprošel tepelným zpracováním při nízké teplotě, jak tomu je podle vynálezu. Následující tabulka ukazuje, že magnetické vlastnosti pásového materiálu zpracovávaného podle vynálezu je možno srovnat s magnetickými vlastnostmi pásového materiálu zpracovávaného podle dosavadního stavu techniky, který byl válcován zastudena bez mezioperačního regneračního tepelného zpracování podle vynálezu.

Tabulka II

	Střední rozměr (mm)	Konečný rozměr (mm)	Velikost vzorku (počet závitů)	Magnetické vlastnosti
W.kg“ dobrý konec	při 17 kb špatný konec	Ar ad. 10H“ dobrý konec
Vynález		0,61	0,28	12	1,432	1,494	1 875
Dosavadní	stav	0,61	0,28	16	1,350	1,390	1 891
Vynález		0,66	0,28	12	1,316	1,384	1 887
Dosavadní	stav	0,66	0,28	14	1,324	1,534	1 881

Příznakem užitečnosti tepelného zpracování podle vynálezu je zmenšení počtu trhlin ve svitcích pásového materiálu, к jejichž tvorbě dochází během konečného válcování zastudena· Při výrobě pásového materiálu podle vynálezu bylo 42,8 % svitků bez trhlin. Pro srovnání se uvádí, že pouze 18,5 % svitků pásového materiálu nemá po válcování zastudena bez mezioperačního regeeračního zpracování podle vynálezu Žádné trhliny.

Nízkoteplotní regenerační tepelné zpracování podle vynálezu má též za následek, Že kraje pásového materiálu jsou poddajnější, což umožňuje účinnější zařezávání okrajů a sběr odřězků. Regenerační tepelné zpracování také umožňuje, aby pásový materiál zůstal nezvlněný, což usnadňuje ořezávání okrajů i válcovací operaci s možným vzrůstem konečné Válcovací rychlosti.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1· Způsob zeslabení zatepla válcovaného pásu z křemíkové oceli, podle něhož se vyválcovaný materiál zeslabuje z^počáteční tlouštky 1,5 mm až 4,1 mm po průchodu druhou a třetí válcovací oprací probíhajících zastudena na tlouštku v rozmezí 0,5 až 1,1 mm postupně na konečnou tlouštku v rozmezí 0;15 až 0,46 mm, vyznačující se tím, že se pás mezi drou a třetí válcovací operací vyhřívá v neoxidační atmosféře po dobu od 30 sekund do 60 minut na teplotu od 150 °G do 595 °C.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že neoxidační atmosféra sestává z vodíku, dusíku a jejich směsí.