EP1473371B1 - 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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EP1473371B1
EP1473371B1 EP04014453A EP04014453A EP1473371B1 EP 1473371 B1 EP1473371 B1 EP 1473371B1 EP 04014453 A EP04014453 A EP 04014453A EP 04014453 A EP04014453 A EP 04014453A EP 1473371 B1 EP1473371 B1 EP 1473371B1
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EP
European Patent Office
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strip
temperature
sheet
annealing
rolled
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EP1473371A3 (fr
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Philippe Poiret
André Bertoni
Jean-Claude Bavay
Jacques Hernandez
Jean Verdun
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ArcelorMittal France SA
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Arcelor France SA
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing non-oriented grain magnetic steel sheet.
  • non-oriented grain magnetic sheets ie having isotropic magnetic properties are particularly intended for the construction of electromagnetic devices in which the magnetic flux generated by the electric windings is not constant, as for example in machines rotating.
  • Some transformers used in the field of household appliances use this type of sheet for economic reasons.
  • These electromagnetic devices consist of cut and assembled sheets.
  • the plates have an efficiency which is evaluated according to 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 results in an increase in the electrical resistivity, the function of which is to reduce the eddy current losses.
  • the evacuation of the steel vacuum improves on the one hand, cleanliness and purity of the steel and on the other hand, to reduce losses by hysteresis.
  • Patent EP 0 469 980 discloses a method used in the field of the manufacture of non-oriented grain magnetic sheets, the process comprising successively, after vacuum forming of a steel, a hot rolling operation followed by a winding, rapid annealing said parade hot-rolled sheet, an optional shot blasting operation, a stripping operation, a cold rolling operation in one or more steps followed by annealing, the final annealing being carried out under an atmosphere controlled, decarburizing if necessary.
  • the sheets obtained by this method for a final thickness of about 0.50 millimeters, have specific losses of less than 6.5 W / Kg under an induction of 1.5 Tesla and a frequency of 50 Hertz as well as a higher magnetization at 1.74 Tesla under an electric field of 5000 A / m.
  • the total mass losses are 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 object of the invention is to improve the magnetic characteristics of non-oriented grain sheets made with a steel containing only very little silicon, that is to say to reduce the magnetic losses and to increase the magnetization under a field. electrical determined.
  • the single figure shows a magnetization curve as a function of the cold rolling rates, the cold rolling being carried out in a single operation.
  • the steel according to the invention has a silicon mass content 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 Joule energy losses in the materials are discharged to the outside via the magnetic circuit consisting of stacked cut sheets. The addition of silicon, manganese and aluminum in the iron results in a decrease in the thermal conductivity.
  • the steel must be unalloyed or very little alloyed, the low silicon, manganese and aluminum content of the steel according to the invention makes it possible to limit the heating of the engines which is detrimental to the good holding insulation insulating conductors.
  • the better evacuation of the calories can also allow an increase of the mass power, by the increase of the levels of induction, without increase of the temperature.
  • composition of the invention by virtue of the thermal conductivity which it confers on the steel, provides cooling by thermal conduction of the electrical devices.
  • the steel is slab-cast, then the slab is hot-rolled with a reheat temperature below 1300 ° C, and a hot-roll end temperature below 950 ° C.
  • the hot-rolled sheet is wound at a temperature greater than 550 ° C., and then subjected to static annealing at a temperature of between 700 and 1050 ° C. for a time greater than 1 hour.
  • the web may undergo an optional shot blasting operation prior to being stripped.
  • the stripped strip is cold-rolled, with a reduction rate of between 25 and 90%, in a single cold rolling operation to a thickness of less than or equal to 1.5 mm, and then it undergoes a final annealing carried out at parade.
  • the final annealing is carried out preferably at a temperature between 700 and 1050 ° C, for a time less than 10 min.
  • mass magnetic losses can be reduced below 4.5 W / Kg for a sheet metal 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, below 12.5 W / Kg for a sheet thickness of 1 mm and to obtain a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla by performing a static annealing of the hot-rolled sheet strip, associated with a cold rolling in a single operation followed by a continuous annealing at the parade.
  • a No. 4 steel slab whose chemical weight composition is given in Table 1 is heated to 1173 ° C. and then subjected to a first hot rolling with a reduction rate of 86% and a second hot rolling with a 93% reduction.
  • the hot rolling end temperature is 843 ° C
  • the hot rolled strip is wound at the temperature of 738 ° C.
  • the coil sheet was subjected to static annealing at 800 ° C for 10 hours under an atmosphere of hydrogen or hydrogen and nitrogen.
  • the sheet is then cold rolled with a reduction rate of 80% to obtain a sheet of thickness of 0.50 mm.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • a No. 4 steel slab, the weight composition of which is given in Table 1, is treated in the same way as the steel of Example 1, that is to say with the same rates of heat reduction and Cold.
  • the reheating temperature of the slab is 1185 ° C
  • the hot rolling end temperature is 857 ° C.
  • the hot rolled strip is wound at a temperature of 636 ° C.
  • a portion of the coil is subjected to static annealing at 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.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • a No. 4 steel slab, the weight composition of which is given in Table 1, is treated in the same way as the steel of Example 1, that is to say with the same rates of heat reduction and Cold.
  • the reheating temperature of the slab is 1221 ° C
  • the hot rolling end temperature is 910 ° C.
  • the hot-rolled strip is wound at 785 ° C.
  • the coil sheet was subjected to static annealing at 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.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • steel No. 2 whose composition is given in Table 5, which comprises in its composition a manganese content of 0.87% leads to magnetic properties identical to those in Table 4.
  • the manganese content must however be limited to less than 0.5% to improve the thermal conductivity.
  • a section of the hot-rolled sheet metal coil obtained under the conditions described in Example 2 is subjected to static annealing at a temperature of 710 ° C. for 40 hours under an atmosphere of hydrogen or nitrogen and hydrogen. .
  • a No. 4 steel slab whose weight composition is given in Table 1 is treated in the same way as in Example 1, that is to say with the same reduction rates under hot and cold conditions.
  • the No. 4 steel slab is heated to 1188 ° C, the hot rolling end temperature is 816 ° C.
  • the hot-rolled sheet strip is wound at a temperature of 702 ° C.
  • a coil sheet section is subjected to static annealing at 1000 ° 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.
  • the final annealing is carried out at a temperature of 880 ° C. for 2 minutes under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • the magnetic characteristics obtained are presented in Table 7. ⁇ b> TABLE 7. ⁇ / b> W 1.5 / 50 (W / kg) B5000 ( You're here ) Sheet of 0.50 mm thickness according to the invention 4.59 1.80
  • a section of the hot-rolled sheet metal coil obtained under the conditions described in Example 2 is subjected to static annealing at the temperature of 740 ° C. for 40 hours under an atmosphere of hydrogen or of hydrogen and of nitrogen. After annealing the section is divided into four parts which are respectively cold rolled with a reduction rate of 60%, 74%, 80% and 86% to obtain a sheet of 1 mm 0.65 mm, 0.50 mm, and 0.35 mm thick.
  • the sheet 0.5 mm thick and the sheet 0.35 mm thick are annealed at a temperature of 880 ° C for 2 minutes.
  • the sheet 0.65 mm thick is annealed at a temperature of 880 ° C for 2 minutes 30 seconds.
  • the sheet 1 mm thick is annealed at a temperature of 880 ° C for 3 minutes 40 s.
  • the single figure shows that the cold rolling rate must be less than 90% to obtain a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla when static annealing is performed after hot rolling.
  • annealing carried out on magnetic cores made by cutting and stacking the sheet according to the invention generates a reduction in losses without degradation. magnetization, the annealing being intended to eliminate the internal stresses due to cutting. It is thus possible to produce sheets having a final thickness of 0.35 mm, which after post-cutting annealing have magnetic losses of less than 4.0 W / Kg with a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla. It is thus possible to produce sheets having a final thickness of 0.50 mm, which after post-cutting annealing have mass losses of less than 4.70 W / kg with a magnetization equal to or greater than 1.77 Tesla.
  • the invention comprises the following steps: a static annealing before cold rolling, a cold rolling in a single operation, a final annealing as shown in Examples 1, 2, 3, 4, 5 and 6. After cutting the elements of circuit and stack, an annealing of elimination of internal stresses is performed on said circuits.
  • the sheet undergoes stripping annealing at a temperature above 650 ° C, for a time greater than 3 minutes.
  • Epstein test pieces having a thickness of 0.35 mm, 0.50 mm, 0.65 mm and 1 mm, used to measure the magnetic characteristics of the sheets presented in Examples 1, 3, 4 and 5, were subjected to an annealing of 750 ° C for 2 hours under an atmosphere of nitrogen and hydrogen.
  • the Epstein test pieces used in Example 6 to measure the magnetic characteristics are subjected to annealing at 750 ° C. for two hours under a nitrogen and hydrogen atmosphere.
  • the magnetic characteristics obtained are presented in Table 9. ⁇ b> Table 9. ⁇ / b> W 1.5 / 50 (W / kg) B5000 ( You're here ) Sheet of 0.35 mm thick. 3.37 1.78 Sheet of 0.5 mm thick. 3.94 1.79 Sheet of 0.65 mm thick. 5.36 1.80 Sheet 1 mm thick according to the invention.
  • 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, and 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 a long-lasting static annealing followed by a single cold rolling, it has a thickness of 0.50 mm and 0.65 mm, a significant reduction in losses. mass and an improvement of the magnetization ability.
  • the sheet obtained by the process can be subjected, after cutting and assembly of the magnetic circuits, to stress-relieving annealing.
  • This annealing of elimination of stresses due to cutting causes a significant reduction in losses without degradation of the magnetization ability, with static annealing of the hot-rolled strip and then cold-rolled in a single operation.

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 entraîne 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.
    • après le recuit final, on soumet la tôle préalablement découpée à un recuit d'élimination des contraintes
    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.
    • Le recuit d'élimination des contraintes 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 décroît 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. TABLEAU 1 ( 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. 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. 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. 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. TABLEAU 5 ( 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. 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. 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. 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, un recuit d'élimination des contraintes internes est effectué sur lesdits circuits.
  • 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. 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 selon l'invention. 10,62 1,80
    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 (3)

  1. 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,
    - soumettre la bande laminée à froid à un recuit final effectué au défilé, puis
    - découper la bande pour former des tôles, et soumettre lesdites tôles à un recuit d'élimination des contraintes.
  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 revendication 1 ou 2, 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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