EP1473371A2 - Procédé de fabrication de tole d'acier magnétique à grains non orientés et tole obtenue par le procédé - Google Patents

Procédé de fabrication de tole d'acier magnétique à grains non orientés et tole obtenue par le procédé Download PDF

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EP1473371A2
EP1473371A2 EP04014453A EP04014453A EP1473371A2 EP 1473371 A2 EP1473371 A2 EP 1473371A2 EP 04014453 A EP04014453 A EP 04014453A EP 04014453 A EP04014453 A EP 04014453A EP 1473371 A2 EP1473371 A2 EP 1473371A2
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strip
annealing
temperature
sheet
steel
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EP1473371A3 (fr
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Philippe Poiret
André Bertoni
Jean-Claude Bavay
Jaques Hernandez
Jean Verdun
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USINOR SA
Arcelor France SA
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Definitions

  • the present invention relates to a sheet metal manufacturing process of non-oriented grain magnetic steel.
  • Magnetic sheets called non-oriented grain, that is to say having isotropic magnetic properties are particularly intended for the construction of electromagnetic devices in which the magnetic flux generated by the electrical windings is not not constant, as for example in rotating machines. Certain transformers used in the household appliance sector use this type of sheet for economic reasons.
  • These electromagnetic devices are made of sheets cut and assembled.
  • the sheets have an efficiency that is evaluated in function of two parameters which are the induction, on the one hand, and the specific losses on the other hand.
  • the induction is limited by the saturation magnetization of the sheets and this magnetization is all the higher as the steel is rich in iron.
  • the addition of alloying elements in the steel leads to an increase in electrical resistivity, which has the function of reducing losses by eddy currents.
  • the vacuum production of steel improves on the one hand, the cleanliness and purity of said steel and secondly to reduce losses by hysteresis.
  • EP 0 469 980 discloses a process used in the field of manufacture of non-oriented grain magnetic sheets, the process comprising successively, after preparation under vacuum of a steel, hot rolling operation followed by coiling, annealing fast said to the parade of hot rolled sheet, an optional operation shot blasting, pickling operation, rolling operation cold in one or more stages followed by annealing, the final annealing being performed in a controlled atmosphere, decarburizing if necessary.
  • the sheets obtained by this process for a final thickness of 0.50 mm approximately, have specific losses less than 6.5 W / Kg under an induction of 1.5 Tesla and a frequency of 50 Hertz as well as a magnetization greater than 1.74 Tesla under a field 5000 A / m electric.
  • the losses total mass is less than 7.5 W / Kg under an induction of 1.5 Tesla and a frequency of 50 Hertz.
  • the magnetization is greater than 1.75 Tesla under a field of 5000 A / m.
  • the invention aims to improve the characteristics magnetic of non-oriented grain sheets made with steel containing very little silicon, i.e. reducing losses magnetic and increase the magnetization under an electric field determined.
  • the single figure shows a magnetization curve as a function cold rolling rates, cold rolling being performed in one single operation.
  • the process for manufacturing a steel from a magnetic sheet with non-oriented grains comprises the production under vacuum of a steel of the following composition: carbon ⁇ 0.01% silicon ⁇ 0.5%, manganese, 0.05 to 0.5% aluminum ⁇ 0.03%, phosphorus ⁇ 0.20%, sulfur ⁇ 0.015%; nitrogen ⁇ 0.01%, oxygen ⁇ 0.01%, the rest being iron and unavoidable impurities.
  • the steel according the invention has a mass content of silicon of less than 0.5%, and a manganese content of less than 0.5% to obtain a high permeability.
  • Thermal conductivity is an important parameter in the construction of electrical machines. Indeed, the energy losses by Joule effect in the materials are evacuated outside by through the magnetic circuit made up of cut sheets stacked. The addition of silicon, manganese and aluminum in the iron results in a decrease in thermal conductivity.
  • the steel must be non or very little alloyed, the weak silicon, manganese and aluminum content of steel according to the invention makes it possible to limit the overheating of the motors which is detrimental to the good performance of the insulators coating the conductors.
  • the better removal of calories can also allow an increase mass power, via increased induction levels, without temperature increase.
  • composition of the invention by the thermal conductivity that it gives to steel, ensures thermal conduction cooling of electrical devices.
  • the steel is poured in the form of a slab, then the slab is hot rolled with reheating temperature below 1300 ° C, and an end temperature of hot rolling below 950 ° C.
  • Hot rolled sheet is coiled at a higher temperature at 550 ° C, then is subjected to static annealing at a temperature between 700 and 1050 ° C for a time greater than 1 hour.
  • the strip After the static annealing step, the strip can undergo an operation optional shot peening, before being subjected to an operation of stripping.
  • the pickled strip is cold rolled, with a rate of reduction between 25 and 90%, in a single rolling operation cold to a thickness less than or equal to 1.5 mm, then it undergoes a final annealing performed at the parade.
  • the final annealing at the parade is carried out from preferably at a temperature between 700 and 1050 ° C, for less than 10 minutes.
  • magnetic losses can be reduced mass below 4.5 W / Kg for a sheet thickness of 0.35 mm, below 5.30 W / Kg for a sheet thickness of 0.50 mm, below 7 W / Kg for a sheet thickness of 0.65 mm, in below 12.5 W / Kg for a sheet thickness of 1 mm and obtain a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla by annealing static hot-rolled sheet strip, combined with rolling cold in a single operation followed by continuous annealing on parade.
  • a steel slab N ° 4 whose chemical composition by weight is given in table 1 is reheated to 1173 ° C then undergoes a first hot rolling with a reduction rate of 86% and a second hot rolling with a rate of 93% reduction.
  • the end of hot rolling temperature is 843 ° C
  • the hot rolled sheet strip is wound at the temperature of 738 ° C.
  • the sheet in the form of a coil is subjected to static annealing at the temperature of 800 ° C. for 10 hours under an atmosphere of hydrogen or of hydrogen and nitrogen.
  • the sheet is then cold rolled with a reduction rate of 80% to obtain a sheet thickness of 0.50 mm.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under an atmosphere of nitrogen and hydrogen.
  • a steel slab n ° 4 whose weight composition is given in table 1 is treated in the same way as steel Example 1, that is to say with the same hot reduction rates and at cold.
  • the heating temperature of the slab is 1185 ° C
  • the end of hot rolling temperature is 857 ° C.
  • the sheet metal strip hot rolled is wound at a temperature of 636 ° C.
  • a stretch of the coil is subjected to static annealing at a temperature of 800 ° C for 10 hours under an atmosphere of hydrogen or hydrogen and nitrogen.
  • the sheet is then cold rolled to obtain a sheet of 0.50 mm thick.
  • Final annealing is carried out at the temperature of 880 ° C for 2 minutes under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • a steel slab n ° 4 whose weight composition is given in table 1 is treated in the same way as steel Example 1, that is to say with the same hot reduction rates and at cold.
  • the heating temperature of the slab is 1221 ° C
  • the end of hot rolling temperature is 910 ° C.
  • the sheet metal strip hot rolled is wound at a temperature of 785 ° C.
  • the sheet metal under coil form is subjected to static annealing at the temperature of 800 ° C for 10 hours under a hydrogen atmosphere or hydrogen and nitrogen.
  • the sheet is then cold rolled to reach to a sheet of 0.50 mm thick.
  • Final annealing is carried out at the temperature of 880 ° C for 2 minutes under a nitrogen atmosphere and hydrogen.
  • steel No. 2 the composition is given in table 5, which includes in its composition a manganese content of 0.87% leads to magnetic properties identical to those in Table 4.
  • the content of manganese should however be limited to less than 0.5% to improve thermal conductivity.
  • Step # 2 VS mn Yes S al P 0.003% 0.870% 0.342% 0.008% 0.001% 0.188%
  • a section of the hot-rolled sheet coil obtained in the conditions described in Example 2 is subjected to static annealing at a temperature of 710 ° C for 40 hours under an atmosphere hydrogen or nitrogen and hydrogen.
  • a steel slab n ° 4 whose weight composition is given in Table 1 is treated in the same way as in Example 1, that is, with the same hot and cold reduction rates.
  • the steel slab No. 4 is reheated to 1188 ° C, the temperature at the end of hot rolling is 816 ° C.
  • the hot-rolled sheet strip is wound at a temperature of 702 ° C.
  • a section of sheet metal in the form of a coil is subjected to static annealing at a temperature of 1000 ° C. for 10 hours under an atmosphere of hydrogen or hydrogen and nitrogen.
  • the sheet is then cold rolled to obtain a sheet 0.50 mm thick.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under an atmosphere of nitrogen and hydrogen.
  • the magnetic characteristics obtained are presented in Table 7.
  • a section of the hot-rolled sheet coil obtained in the conditions described in Example 2 is subjected to static annealing at temperature of 740 ° C for 40 hours under a hydrogen atmosphere or hydrogen and nitrogen. After annealing the section is divided into four parts which undergo cold rolling respectively with a rate of reduction of 60%, 74%, 80% and 86% to obtain a sheet of 1 mm 0.65 mm, 0.50 mm, and 0.35 mm thick.
  • 0.5 mm thick sheet and 0.35 mm thick sheet are annealed at a temperature of 880 ° C for 2 min.
  • the 0.65 mm thick sheet is annealed at a temperature of 880 ° C for 2 min 30 s.
  • the 1 mm thick sheet is annealed at a temperature of 880 ° C for 3 min 40 s.
  • the single figure shows that the cold rolling rate should be less than 90% to obtain a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla when static annealing is performed after hot rolling.
  • the invention comprises the following stages: static annealing before cold rolling, cold rolling in a single operation, a final annealing as presented in Examples 1, 2, 3, 4, 5 and 6. After cutting of circuit elements and stacking, it can be performed on said circuits an annealing of elimination of the internal stresses.
  • the annealing of elimination of the internal stresses generated by cutting can significantly reduce losses without no degradation of the magnetization of the sheet according to the invention.
  • the sheet undergoes stress elimination annealing at a temperature above 650 ° C, for a time above 3 min.
  • Epstein specimens having a thickness of 0.35 mm, 0.50 mm, 0.65 mm and 1 mm, used to measure the characteristics magnetic plates presented in Examples 1, 3, 4, and 5, have been subjected to an annealing of 750 ° C for 2 hours under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • the Epstein test tubes used in Example 6 to measure the magnetic characteristics are annealed at 750 ° C for two hours under an atmosphere of nitrogen and hydrogen.
  • the magnetic characteristics obtained are presented in Table 9.
  • the sheet according to the invention is produced with static annealing after hot rolling, it is thus possible to obtain sheets having a final thickness of 0.35 mm, 0.50 mm, 0.65 mm and 1 mm and which, after post-cutting annealing respectively have mass losses of less than 4 W / Kg, 4.70 W / Kg, 6 W / Kg and 11.5 W / Kg as well as a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla.
  • the sheet according to the invention When the sheet according to the invention is hot rolled and subjected to long-term static annealing followed by a single cold rolling, it has a thickness of 0.50 mm and 0.65 mm, a significant reduction in mass losses and improved magnetization ability.
  • the sheet obtained by the process can be subjected, after cutting and assembly of magnetic circuits, annealing elimination of constraints.
  • This annealing eliminates the stresses due to cutting, causes a significant reduction in losses without degradation of magnetizability, with static annealing of the rolled strip at hot then cold rolled in a single operation.

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Abstract

Procédé de fabrication d'une tôle magnétique à grains non orientés comprenant les étapes consistant à : élaborer sous vide un acier de composition suivante : carbone < 0,01 %, silicium < 0,5%, manganèse, de 0,05 à 0,5%, aluminium < 0,03%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01%, oxygène < 0,01%, le reste étant du fer et des impuretés invévitables, mettre l'acier sous forme de brame, laminer à chaud la brame avec une température de réchauffage inférieure à 1300°C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950°C, bobiner la bande laminée à chaud à une température supérieure à 550°C, soumettre la bande en bobine à un recuit statique à une température comprise entre 700 et 1050°C pendant un temps supérieur à 1 heure, soumettre la bande recuite à une opération facultative de grenaillage, soumettre la bande recuite et éventuellement grenaillée, à une opération de décapage, puis, laminer à froid la bande décapée, avec un taux de réduction compris entre 25 et 90%, en une seule opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, puis, soumettre la bande laminée à froid à un recuit final effectué au défilé.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication de tôle d'acier magnétique à grains non orientés.
Les tôles magnétiques dites à grains non orientés, c'est à dire ayant des propriétés magnétiques isotropes sont particulièrement destinées à la construction de dispositifs électromagnétiques dans lesquels le flux magnétique généré par les enroulements électriques n'est pas constant, comme par exemple dans les machines tournantes. Certains transformateurs utilisés dans le domaine de l'électroménager utilisent ce type de tôles pour des raisons économiques.
Ces dispositifs électromagnétiques sont constitués de tôles découpées et assemblées. Les tôles ont une efficacité qui s'évalue en fonction de deux paramètres qui sont l'induction, d'une part, et les pertes spécifiques d'autre part.
L'induction est limitée par l'aimantation à saturation des tôles et cette aimantation est d'autant plus élevée que l'acier est riche en fer. L'addition d'éléments d'alliage dans l'acier entraíne une augmentation de la résistivité électrique, ce qui a pour fonction de diminuer les pertes par courants de Foucault.
L'élaboration sous vide de l'acier permet d'améliorer d'une part, la propreté et la pureté dudit acier et d'autre part, de réduire les pertes par hystérésis.
Aussi, il est nécessaire de trouver un compromis, du point de vue composition, entre l'aimantation et les pertes.
Il est connu du brevet EP 0 469 980 un procédé utilisé dans le domaine de la fabrication de tôles magnétiques à grains non orientés, le procédé comportant successivement, après élaboration sous vide d'un acier, une opération de laminage à chaud suivie d'un bobinage, un recuit rapide dit au défilé de la tôle laminée à chaud, une opération facultative de grenaillage, une opération de décapage, une opération de laminage à froid en une ou plusieurs étapes suivies d'un recuit, le recuit final étant réalisé sous atmosphère contrôlée, décarburante si nécessaire.
Les tôles obtenues par ce procédé, pour une épaisseur finale de 0,50 millimètre environ, ont des pertes spécifiques inférieures à 6,5 W/Kg sous une induction de 1,5 Tesla et une fréquence de 50 Hertz ainsi qu'une aimantation supérieure à 1,74 Tesla sous un champ électrique de 5000 A/m.
Pour une épaisseur de la tôle d'environ 0,65 millimètre, les pertes totales massiques sont inférieures à 7,5 W/Kg sous une induction de 1,5 Tesla et une fréquence de 50 Hertz. L'aimantation est supérieure à 1,75 Tesla sous un champ de 5000 A/m.
L'invention a pour but d'améliorer les caractéristiques magnétiques des tôles à grains non orientés réalisées avec un acier ne contenant que très peu de silicium, c'est à dire de réduire les pertes magnétiques et d'augmenter l'aimantation sous un champ électrique déterminé.
Elle a pour objet un procédé de fabrication d'une tôle magnétique à grains non orientés comprenant les étapes consistant à :
  • élaborer sous vide un acier de composition suivantes : carbone < 0,01 % silicium < 0,5%, manganèse, de 0,05 à 0,5% aluminium < 0,03%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01 %, oxygène < 0,01 %,    le reste étant du fer et des impuretés invévitables,
  • mettre l'acier sous forme de brame,
  • laminer à chaud la brame avec une température de réchauffage inférieure à 1300°C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950°C,
  • bobiner la bande laminée à chaud à une température supérieure à 550°C,
  • soumettre la bande en bobine à un recuit statique à une température comprise entre 700 et 1050°C pendant un temps supérieur à 1 heure,
  • soumettre la bande recuite à une opération facultative de grenaillage,
  • soumettre la bande recuite et éventuellement grenaillée, à une opération de décapage, puis
  • laminer à froid la bande décapée, avec un taux de réduction compris entre 25 et 90%, en une seule opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, puis
  • soumettre la bande laminée à froid à un recuit final effectué au défilé.
Les autres caractéristiques de l'invention sont :
  • le recuit final au défilé est réalisé à une température comprise entre 700 et 1050 °C pendant un temps inférieur à 10 mn.
  • après le recuit final, on soumet la tôle préalablement découpée à un recuit d'élimination des contraintes qui peut être effectué à une température supérieure à 650 °C pendant un temps supérieur à 3 mn.
La description qui suit donnant une suite d'exemples de réalisation fera bien comprendre l'invention.
La figure unique présente une courbe d'aimantation en fonction des taux de laminage à froid, le laminage à froid étant réalisé en une seule opération.
Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un acier d'une tôle magnétique à grains non orientés comprend l'élaboration sous vide d'un acier de composition suivante : carbone < 0,01 % silicium < 0,5%, manganèse, de 0,05 à 0,5% aluminium < 0,03%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01 %, oxygène < 0,01 %,    le reste étant du fer et des impuretés invévitables.
La présence de silicium et de manganèse en solution solide dans le fer augmente considérablement la résistivité électrique et, par conséquent, diminue les pertes d'énergie qui accompagnent la variation du flux d'induction magnétique. Cependant, la polarisation magnétique à saturation décroít en fonction de la teneur en silicium, en aluminium, en manganèse. Il en résulte une moindre perméabilité magnétique de l'acier au point de fonctionnement usuel des machines. Il est donc nécessaire de trouver le meilleur compromis entre la teneur en éléments d'alliage et les performances magnétiques visées. En conséquence, l'acier selon l'invention possède une teneur massique en silicium inférieure à 0,5%, et une teneur en manganèse inférieure à 0,5% pour obtenir une haute perméabilité.
La conductivité thermique est un paramètre important dans la construction des machines électriques. En effet, les pertes d'énergie par effet Joule dans les matériaux sont évacuées à l'extérieur par l'intermédiaire du circuit magnétique constitué de tôles découpées empilées. L'addition de silicium, de manganèse et d'aluminium dans le fer se traduit par une diminution de la conductivité thermique.
De ce point de vue, l'acier doit être non ou très peu allié, la faible teneur en silicium, en manganèse et en aluminium de l'acier selon l'invention permet de limiter l'échauffement des moteurs qui est préjudiciable à la bonne tenue des isolants enrobant les conducteurs. La meilleure évacuation des calories peut aussi autoriser une augmentation de la puissance massique, via l'accroissement des niveaux d'induction, sans augmentation de la température.
En d'autres termes, la composition de l'invention, de par la conductivité thermique qu'elle confère à l'acier, assure un refroidissement par conduction thermique des dispositifs électriques.
Après élaboration, l'acier est coulé sous forme de brame, puis la brame est laminée à chaud avec une température de réchauffage inférieure à 1300°C, et une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950°C.
La tôle laminée à chaud est bobinée à une température supérieure à 550°C, puis est soumise à un recuit statique à une température comprise entre 700 et 1050°C pendant un temps supérieur à 1 heure.
Après l'étape de recuit statique, la bande peut subir une opération facultative de grenaillage, avant d'être soumise à une opération de décapage.
Enfin, la bande décapée est laminée à froid, avec un taux de réduction compris entre 25 et 90%, en une seule opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, puis elle subit un recuit final effectué au défilé. Le recuit final au défilé est réalisé de préférence à une température comprise entre 700 et 1050°C, pendant un temps inférieur à 10 mn.
Il est montré que l'on peut réduire les pertes magnétiques massiques en dessous de 4,5 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,35 mm, en dessous de 5,30 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,50 mm, en dessous de 7 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,65 mm, en dessous de 12,5 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 1 mm et obtenir une aimantation égale ou supérieure à 1,77 Tesla en effectuant un recuit statique de la bande de tôle laminée à chaud, associé à un laminage à froid en une seule opération suivi d'un recuit continu au défilé.
Les exemples 1 à 6 illustrent cette caractéristique.
Exemple 1.
Une brame d'acier N°4 dont la composition chimique pondérale est donnée dans le tableau 1 est réchauffée à 1173°C puis subit un premier laminage à chaud avec un taux de réduction de 86% et un second laminage à chaud avec un taux de réduction de 93%. La température de fin de laminage à chaud est de 843°C, la bande de tôle laminée à chaud est bobinée à la température de 738°C. La tôle sous forme de bobine est soumise à un recuit statique à la température de 800°C pendant 10 heures sous une atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène et d'azote. La tôle est ensuite laminée à froid avec un taux de réduction de 80% pour obtenir une tôle d'épaisseur de 0,50 mm. Le recuit final est effectué à la température de 880°C pendant 2 minutes sous atmosphère d'azote et hydrogène.
( Acier n°4 )
C Mn Si S Al P
0,002% 0,343% 0,322% 0,006% 0,001% 0,159%
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 2.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur
selon l'invention . 4,9 1,80
Exemple 2.
Une brame d'acier n°4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 1 est traitée de la même façon que l'acier de l'exemple 1, c'est-à-dire avec les mêmes taux de réduction à chaud et à froid.
La température de réchauffage de la brame est de 1185°C, la température de fin de laminage à chaud est de 857°C. La bande de tôle laminée à chaud est bobinée à la température de 636°C. Un tronçon de la bobine est soumis à un recuit statique à la température de 800°C pendant 10 heures sous une atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène et d'azote. La tôle est ensuite laminée à froid pour parvenir à une tôle de 0,50 mm d'épaisseur. Le recuit final est effectué à la température de 880°C pendant 2 minutes sous atmosphère d'azote et hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 3.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur
selon l'invention . 4,7 1,79
Exemple 3.
Une brame d'acier n°4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 1 est traitée de la même façon que l'acier de l'exemple 1, c'est-à-dire avec les mêmes taux de réduction à chaud et à froid.
La température de réchauffage de la brame est de 1221°C, la température de fin de laminage à chaud est de 910°C. La bande de tôle laminée à chaud est bobinée à la température de 785°C. La tôle sous forme de bobine est soumise à un recuit statique à la température de 800°C pendant 10 heures sous une atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène et d'azote. La tôle est ensuite laminée à froid pour parvenir à une tôle de 0,50 mm d'épaisseur. Le recuit final est effectué à la température de 880°C pendant 2 minutes sous atmosphère d'azote et hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 4.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur
selon l'invention . 4,62 1,82
Dans les mêmes conditions de traitement, l'acier n°2, dont la composition est donnée dans le tableau 5, qui comporte dans sa composition une teneur en manganèse de 0,87% conduit à des propriétés magnétiques identiques à celles du tableau 4. La teneur en manganèse doit être cependant limitée à moins de 0,5% pour améliorer la conductibilité thermique.
A plus basse température de recuit statique, il est nécessaire d'augmenter la durée de celui ci.
( Acier n°2 )
C Mn Si S Al P
0,003% 0,870% 0,342% 0,008% 0,001% 0,188%
Exemple 4.
Un tronçon de la bobine de tôle laminée à chaud obtenue dans les conditions décrites dans l'exemple 2 est soumis à un recuit statique à une température de 710°C pendant 40 heures sous une atmosphère d'hydrogène ou d'azote et d'hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 6.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur
selon l'invention . 4,88 1,79
Exemple 5.
Une brame d'acier n°4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 1 est traitée de la même façon que dans l'exemple 1, c'est à dire avec les mêmes taux de réduction à chaud et à froid.
La brame d'acier N°4 est réchauffée à 1188°C, la température de fin de laminage à chaud est de 816°C. La bande de tôle laminée à chaud est bobinée à la température de 702°C. Un tronçon de tôle sous forme de bobine est soumis à un recuit statique à la température de 1000°C pendant 10 heures sous une atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène et d'azote. La tôle est ensuite laminée à froid pour parvenir à une tôle de 0,50 mm d'épaisseur. Le recuit final est effectué à la température de 880°C pendant 2 minutes sous atmosphère d'azote et hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 7.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur
selon l'invention 4,59 1,80
Exemple 6.
Un tronçon de la bobine de tôle laminée à chaud obtenue dans les conditions décrites dans l'exemple 2 est soumis à un recuit statique à la température de 740°C pendant 40 heures sous atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène et d'azote. Après recuit le tronçon est divisé en quatre parties qui subissent respectivement le laminage à froid avec un taux de réduction de 60%, 74%, 80% et 86% pour obtenir une tôle de 1 mm 0,65 mm, 0,50 mm, et 0,35 mm d'épaisseur.
La tôle de 0,5 mm d'épaisseur et la tôle de 0,35 mm d'épaisseur subissent un recuit à une température de 880°C pendant 2 mn. La tôle de 0,65 mm d'épaisseur subit un recuit à une température de 880°C pendant 2 mn 30 s.
La tôle de 1 mm d'épaisseur subit un recuit à une température de 880°C pendant 3 mn 40 s.
Le recuit final est effectué dans une atmosphère d'hydrogène et d'azote. Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 8.
Selon l'invention : W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,35 mm d'épaisseur 3,76 1,78
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur 4,70 1,79
Tôle de 0,65 mm d'épaisseur 6,36 1,80
Tôle de 1 mm d'épaisseur 11,80 1,80
La figure unique montre que le taux de laminage à froid doit être inférieur à 90% pour obtenir une aimantation égale ou supérieure à 1,77 Tesla lorsqu'un recuit statique est réalisé après laminage à chaud.
Dans le cas où la tôle est réalisée avec un recuit statique après laminage à chaud, il a été constaté qu'un recuit effectué sur des noyaux magnétiques réalisés par découpage et empilement de la tôle selon l'invention, génère une diminution des pertes sans dégradation de l'aimantation, le recuit étant destiné à éliminer les contraintes internes dues au découpage. On peut ainsi réaliser des tôles ayant une épaisseur finale de 0,35 mm, qui après recuit post découpage ont des pertes magnétiques inférieures à 4,0 W/Kg avec une aimantation égale ou supérieure à 1,77 Tesla. On peut ainsi réaliser des tôles ayant une épaisseur finale de 0,50 mm, qui après recuit post découpage, ont des pertes massiques inférieures à 4,70 W/ Kg avec une aimantation égale ou supérieure à 1,77 Tesla. Dans certaines conditions, il est possible de réaliser des tôles ayant des pertes inférieures à 4W/Kg avec une aimantation supérieure à 1,80 Tesla. Ces performances sont essentiellement dues au fait que dans le procédé selon l'invention la tôle est soumise à un recuit statique avant laminage à froid.
L'invention comporte les étapes suivantes: un recuit statique avant laminage à froid, un laminage à froid en une seule opération, un recuit final comme présenté dans les exemples 1, 2, 3, 4, 5 et 6. Après découpe des éléments de circuit et empilement, il peut être effectué sur lesdits circuits un recuit d'élimination des contraintes internes.
Le recuit d'élimination des contraintes internes générées par découpage permet de réduire de façon significative les pertes sans aucune dégradation de l'aimantation de la tôle selon l'invention.
De préférence, la tôle subit un recuit d'élimination des contraintes à une température supérieure à 650°C, pendant un temps supérieur à 3 mn.
L'exemple 7 illustre ce propos.
Exemple 7.
Les éprouvettes Epstein ayant une épaisseur de 0,35 mm, 0,50 mm, 0,65 mm et 1 mm, utilisées pour mesurer les caractéristiques magnétiques des tôles présentées dans les exemples 1, 3, 4, et 5, ont été soumises à un recuit de 750°C pendant 2 heures sous une atmosphère d'azote et hydrogène.
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur avec recuit selon l'invention :
Exemple 1 4,13 1,80
Exemple 3 3,80 1,82
Exemple 4 4,15 1,79
Exemple 5 3,62 1,80
Exemple 8.
Les éprouvettes Epstein utilisées dans l'exemple 6 pour mesurer les caractéristiques magnétiques sont soumises à un recuit à 750°C pendant deux heures sous atmosphère d'azote et d'hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans le tableau 9.
W 1,5/ 50
( W/kg )		 B5000
( Tesla )
Tôle de 0,35 mm d'épaisseur. 3,37 1,78
Tôle de 0,5 mm d'épaisseur. 3,94 1,79
Tôle de 0,65 mm d'épaisseur. 5,36 1,80
Tôle de 1 mm d'épaisseur 10,62 1,80
selon l'invention.
Dans le cas où la tôle selon l'invention est réalisée avec un recuit statique après laminage à chaud, on peut ainsi obtenir des tôles ayant une épaisseur finale de 0,35 mm, 0,50 mm, 0,65 mm et 1 mm et qui, après recuit post découpage ont respectivement des pertes massiques inférieures à 4 W/Kg, 4,70 W/Kg, 6 W/Kg et 11,5 W/Kg ainsi qu'une aimantation égale ou supérieure à 1,77 Tesla.
Selon l'invention, il est montré qu'on peut parvenir avec un acier ayant une composition chimique déterminée à la réalisation de tôle magnétique possédant des propriétés remarquables, en effectuant un recuit statique de longue durée de la bande de tôle laminée à chaud suivi d'un seul laminage à froid.
Lorsque la tôle selon l'invention est laminée à chaud et soumise à un recuit statique de longue durée suivi d'un seul laminage à froid, elle présente à l'épaisseur 0,50 mm et 0,65 mm, une réduction sensible des pertes massiques et une amélioration de l'aptitude à l'aimantation.
A l'épaisseur 1 mm, le recuit statique avant laminage à froid permet d'augmenter l'aptitude à l'aimantation avec, en contrepartie une dégradation des pertes.
La tôle obtenue par le procédé peut être soumise, après découpe et assemblage des circuits magnétiques, à un recuit d'élimination des contraintes.
Ce recuit d'élimination des contraintes dues au découpage, provoque une réduction sensible des pertes sans dégradation de l'aptitude à l'aimantation, avec recuit statique de la bande laminée à chaud puis laminée à froid en une seule opération.

Claims (4)

  1. Procédé de fabrication d'une tôle magnétique à grains non orientés comprenant les étapes consistant à :
    élaborer sous vide un acier de composition suivantes : carbone < 0,01 % silicium < 0,5%, manganèse, de 0,05 à 0,5% aluminium < 0,03%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01 %, oxygène < 0,01 %,    le reste étant du fer et des impuretés invévitables,
    mettre l'acier sous forme de brame,
    laminer à chaud la brame avec une température de réchauffage inférieure à 1300°C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950°C,
    bobiner la bande laminée à chaud à une température supérieure à 550°C,
    soumettre la bande en bobine à un recuit statique à une température comprise entre 700 et 1050°C pendant un temps supérieur à 1 heure,
    soumettre la bande recuite à une opération facultative de grenaillage,
    soumettre la bande recuite et éventuellement grenaillée, à une opération de décapage, puis
    laminer à froid la bande décapée, avec un taux de réduction compris entre 25 et 90%, en une seule opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, puis
    soumettre la bande laminée à froid à un recuit final effectué au défilé.
  2. Procédé selon la revendications 1, caractérisé en ce que le recuit final au défilé est réalisé à une température comprise entre 700 et 1050 °C pendant un temps inférieur à 10 mn.
  3. Procédé selon la revendications 2, caractérisé en ce que, en outre, après le recuit final on soumet la tôle préalablement découpée à un recuit d'élimination des contraintes.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le recuit d'élimination des contraintes est effectué à une température supérieure à 650 °C pendant un temps supérieur à 3 mn.
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