ES2238489T3 - Proceso para la fabricacion de bandas de acero electrico de grano orientado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de bandas de grano orientado de Fe-Si eléctrico, en las cuales una aleación que contiene silicio es colada directamente en forma de bandas continuas de 2, 5 a 5 mm de espesor, es laminada en frío en una etapa o en más etapas, con un recocido intermedio hasta un espesor final comprendido entre 1 y 0, 15 mm, siendo sometida luego la banda a un recocido en continuo para llevar a cabo la recristalización primaria y siendo recocida posteriormente para llevar a cabo la recristalización secundaria orientada, caracterizado porque después de la solidificación de la matriz y antes de su enrollado en bobinas, se provoca una transformación de ferrita a austenita en la matriz metálica para obtener una fracción de volumen comprendida entre el 25 y el 60 % mediante el ajuste de la composición de la aleación, de manera que dicha fracción de austenita está admitida dentro del equilibrio de estabilidad de las dos fases y, en línea con la máquina de colada continua, deformación por laminación en caliente de la banda entre dos rodillos refrigerados para obtener una deformación superior al 20 % dentro de la gama de temperaturas de 1.000 a 1.300º C.

Description

Proceso para la fabricación de bandas de acero eléctrico de grano orientado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la fabricación de bandas de acero eléctrico de grano orientado destinadas a la fabricación de núcleos de transformador, que tienen unas excelentes características magnéticas. Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento en el cual se cuela una aleación de Fe-Si de forma continua, directamente en forma de banda y, antes de ser enrollada en una bobina, dicha banda es deformada de forma continua por medio de una laminación para provocar la formación de una determinada fracción de austenita en la matriz metálica, controlada tanto en cantidad como en distribución, obteniéndose así una microestructura recristalizada, estable y uniforme antes de ser laminada en frío.

Estado de la técnica

Las bandas de acero eléctrico de grano orientado (Fe-Si), son obtenidas industrialmente en forma de bandas que tienen un espesor comprendido entre 0,18 y 0,50 mm y que se caracterizan por tener unas propiedades magnéticas variables, de acuerdo con la clase específica del producto. Dicha clasificación se refiere substancialmente a las pérdidas específicas de potencia de la banda, sometida a unas determinadas condiciones electromagnéticas de trabajo (o sea, P^{50Hz} a 1,7 Tesla en W/kg), evaluadas a lo largo de una dirección específica de referencia (dirección de laminación). La principal utilización de dichas bandas es la fabricación de núcleos de transformador. Controlando la estructura cristalina final de las bandas, se consiguen unas buenas propiedades magnéticas (fuertemente anisotrópicas), para obtener todos, o casi todos, los granos orientados de manera que tengan su dirección de magnetización más favorable (el eje <001>) alineada de la mejor forma posible con el sentido de la laminación. En la práctica, los productos finales se obtienen de forma que tienen el diámetro medio de los granos comprendido generalmente entre 1 y 20 mm, con una orientación centrada alrededor de la orientación de Goss ({110} <001>). Cuando menor sea la dispersión angular con respecto a la de Goss, mejor será la permeabilidad magnética del producto y por lo tanto menores las pérdidas magnéticas. Los productos finales que tienen unas bajas pérdidas magnéticas (pérdidas en el núcleo) y una elevada permeabilidad tienen unas interesantes ventajas en lo que se refiere a diseño, dimensiones y rendimiento de los transformadores.

La primera fabricación industrial de los materiales anteriores fue descrita por la empresa ARMCO al principio de los años treinta (patente U.S.A. nº 1.956.559). Desde entonces se han introducido muchas mejoras importantes en la tecnología de la fabricación de bandas eléctricas de grano orientado, tanto en lo que se refiere a la calidad magnética y física de los productos como a los costes de transformación y de la racionalización de los ciclos. Todas las tecnologías existentes explotan la misma estrategia metalúrgica para obtener una estructura de Goss muy potente en los productos finales, es decir, el proceso de recristalización secundaria orientada guiado por unas segundas fases uniformemente distribuidas y/o por elementos segregadores. Las segundas fases no metálicas, y los elementos segregadores juegan un papel fundamental en el control (ralentización) del desplazamiento de los contornos de los granos durante el revenido final que actúa sobre el proceso selectivo de recristalización secundaria.

En la tecnología ARMCO original, que utiliza SMn como inhibidor del desplazamiento del contorno de los granos, y en la tecnología posterior desarrollada por NSC, en la cual los inhibidores principalmente son nitruros de aluminio (NAl + SMn) (documentos EP 8.385, EP 17.830, EP 202.339) un paso obligatorio muy importante, común a dichos procesos productivos, es el calentamiento de los llantones de colados de forma continua (antiguamente, lingotes), inmediatamente antes de la laminación en caliente a temperaturas muy elevadas (alrededor de los 1.400ºC ) durante un tiempo suficiente para garantizar una disolución completa de los sulfuros y/o de los nitruros precipitados de forma basta durante el enfriamiento del llantón después de la colada, para precipitarlos de nuevo en una forma muy fina y uniformemente distribuida por toda la matriz metálica de las bandas laminadas en caliente. Dicha re-precipitación fina puede ser iniciada y finalizada, así como pueden ajustarse las dimensiones de los precipitados, durante el proceso y en todo caso antes del laminado en frío. El calentamiento de los llantones a dichas temperaturas requiere la utilización de hornos especiales (hornos de empuje, hornos de escoria líquida de paso de peregrino, hornos de inducción), debido a la plasticidad a elevadas temperaturas de las aleaciones de Fe-3% Si y a la formación de escorias
líquidas.

Las nuevas tecnologías de colada del acero líquido intentan simplificar los procesos productivos para hacerlos más compactos y flexibles y para reducir costes. Una de dichas tecnologías es la llamada colada de "llantones delgados", que consiste en la colada continua de llantones que tienen el espesor típico de los llantones convencionales ya desbastados, adecuada para un laminado en caliente directo, mediante una serie de llantones de colada continua, su tratamiento en hornos continuos de túnel para aumentar/mantener la temperatura de los llantones y su laminación de acabado hasta obtener la banda enrollada en bobinas. Los problemas relacionados con la utilización de dicha técnica para los productos de grano orientado consisten principalmente en la dificultad de mantener y controlar las elevadas temperaturas necesarias para mantener en solución los elementos que forman las segundas fases, los cuales tienen que estar finamente precipitados al principio del paso de laminado en caliente de acabado, si se desea conseguir las mejores características microestructurales y magnéticas en los productos finales. Tales problemas se tratan de diferentes formas, por ejemplo, utilizando el reducido espesor de los llantones colados en relación con los intervalos específicos de concentración de los microelementos de aleación para controlar de manera estable la precipitación de las segundas fases (inhibidores de crecimiento del grano) durante la laminación en caliente, o modificando drásticamente la estrategia de la formación de inhibidores en la matriz metálica.

La técnica de colada que potencialmente ofrece el mayor nivel de racionalización de los procesos y la más elevada flexibilidad productiva es la que consiste en la fabricación directa de bandas a partir de acero líquido (colada de bandas), eliminando totalmente la etapa de laminación en caliente. Esta extraordinaria innovación fue concebida y patentada hace mucho tiempo, y también desde hace mucho tiempo se idearon y patentaron condiciones del proceso para producir bandas de acero eléctrico, y más particularmente las de grano orientado. Sin embargo, hasta ahora no existía en el mundo una fabricación industrial de acero eléctrico de grano orientado según la técnica anterior, aunque el estado de la técnica relativo a las máquinas de colada continua está preparado para las aplicaciones industriales, como lo demuestran las plantas existentes que producen solamente aceros al carbono y aceros
inoxidables.

Los actuales inventores creen que para fabricar de forma industrial bandas de acero eléctrico de grano orientado a partir de la solidificación directa de una banda (colada de bandas) es necesario tener una microestructura en la banda antes de la laminación en frío significativamente distinta de la obtenida en la etapa de colada. La elevada velocidad de solidificación de la banda colada hace difícil obtener una estructura de grano homogénea y reproducible en toda la banda y entre diferentes coladas, debido a la gran sensibilidad de la estructura de solidificación a las fluctuaciones de las condiciones de colada y de la composición de la aleación. La microestructura de los productos intermedios que se inician a partir de la colada de la banda está mucho más influenciada por la estructura de la solidificación, con respecto a la derivada de la colada convencional de llantones, debido a la falta de deformación de la banda durante la típica laminación en caliente.

Resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es el de solucionar los inconvenientes debidos a la calidad de las bandas de acero eléctrico derivada de la colada de bandas. Así, es un objetivo de la presente invención un procedimiento para la fabricación de bandas de acero eléctrico en el cual, mediante un proceso de reducción de espesor de la banda en la propia línea entre los puestos de colada y de bobinado, se provoca un significativo nivel de recristalización, mediante la transformación de fase, normalizando así la estructura cristalina antes de la laminación en frío, de manera que las posibles fluctuaciones en las condiciones del proceso no influyen de forma substancial en la calidad del producto final.

Otro objetivo de la presente invención es el de hacer posible la fabricación industrial de bandas de acero eléctrico de grano orientado que tengan unas excelentes características magnéticas y una calidad constante, siendo el proceso estable y simplificado con respecto a los procesos convencionales habitualmente utilizados.

Otros objetivos de la presente invención quedarán claros a partir de la siguiente descripción de la invención.

Descripción detallada de la invención

Un primer aspecto de importancia de la presente invención reside en que una aleación fundida que contiene silicio se solidifica directamente en forma de banda, mediante la tecnología de fundición conocida como colada de bandas (colada entre dos rodillos gemelos refrigerados y que giran en sentidos opuestos), evitando de esta manera, con respecto a las tecnologías utilizadas habitualmente, la fundición de la aleación en llantones o lingotes, sometiendo dichos llantones a un tratamiento térmico en hornos especiales a elevada temperatura durante largo tiempo (para alcanzar la homogeneidad térmica necesaria) y transformando dichos llantones en bandas mediante laminación en caliente con reducciones totales que, según las tecnologías de colada de llantones, varían entre el 96 y el 99%.

Un segundo aspecto importante de la presente invención reside en que la composición química de la aleación que contiene silicio ha sido seleccionada específicamente para controlar la estabilidad termodinámica de la fase austenita en la matriz (fase de retícula cúbica centrada en las caras), en equilibrio con la fase ferrita (retícula cúbica centrada en el cuerpo). Más concretamente, para obtener unas excelentes características magnéticas finales, es conveniente ajustar la composición química de la aleación de manera que una fracción de austenita comprendida entre el 25 y el 60% sea estable entre 1.100 y 1.200ºC. En consecuencia, para equilibrar la fuerte tendencia del silicio a estabilizar la fase ferrita, se utilizan un cierto número de elementos que favorecen la formación de austenita. Entre estos elementos, el carbono es especialmente importante debido a su efecto intrínseco de austenitización así como a su particular movilidad en el interior de la matriz, que hace posible su fácil eliminación mediante procesos de descarburación de estado sólido, los cuales, en este campo, son generalmente llevados a cabo mediante la extracción desde las superficies de las bandas utilizando atmósferas de recocido que tengan un potencial oxidante controlado. El carbono está adecuadamente presente en la composición del acero en cantidades adecuadas para controlar la fracción de austenita deseada, porque de esta forma es posible aumentar de nuevo la estabilidad de la ferrita mediante un sencillo proceso de descarburación, y evitando así durante la importante fase final del recocido de recristalización secundaria los fenómenos de transición que serían perjudiciales para la textura final deseada. Sin embargo, como es sabido, en dichos materiales es necesario reducir el contenido de carbono en los productos finales a niveles inferiores a 50 ppm, para eliminar el efecto perjudicial en las pérdidas en el núcleo debido a la formación de carburos. Cuanto más elevado sea el contenido de carbono en la aleación, más largo será el tiempo necesario para realizar la descarburación. Por consiguiente, por motivos de productividad es conveniente mantener el contenido de carbono dentro de un máximo del 0,1% en peso. Los actuales inventores han evaluado las fracciones de austenita que pueden obtenerse según las diversas composiciones de las aleaciones, tanto experimentalmente como de acuerdo con relaciones empíricas que pueden hallarse en la literatura técnica.

Un tercer aspecto de la invención reside en que la transformación de derrita en austenita en la matriz metálica de la banda colada es inducida, en un intervalo de temperaturas centrado alrededor de los 1.150ºC, típicamente 1.000 - 1.300ºC, mediante una brusca deformación superior al 20%, mediante una laminación entre rodillos refrigerados, en línea con la colada continua y antes del bobinado. Dicha deformación brusca y localizada transmite al material la energía necesaria para la nucleación y la formación de la fase austenita en la matriz, cuya fase no podría obtenerse por motivos cinéticos, aunque termodinámicamente sería muy estable. En realidad, para obtener las condiciones de equilibrio entre las dos fases a la temperatura considerada se necesitan tiempos muy largos, mientras que los tiempos de trabajo y de enfriamiento son intrínsecamente muy cortos, particularmente en el caso de colada directa en forma de banda (colada de bandas).

La transformación de fase de ferrita a austenita puede ser afinada en cantidad según la presente invención, de acuerdo con la selección de la composición química, y puede ser reproducida de manera sistemática como se precisa en un proceso industrial. Como consecuencia de la transformación de fase provocada en el intervalo de temperaturas definido de acuerdo con la presente invención, la distribución de granos en la banda producida, tanto en términos de dimensiones como de textura, es extremadamente homogénea y es reproducible en todo el perfil geométrico de la banda. Esto, en particular, resuelve el problema del inconveniente de la heterogeneidad microestructural, típica de la fabricación de bandas de acero de grano orientado, porque el proceso de selección de la textura final es sensible incluso a pequeñas diferencias locales en la estructura y en la orientación de los granos, e incluso es aún más sensible en el caso de los productos de colada de bandas. En realidad, en los procesos tradicionales la estructura de la banda antes de la laminación en frío es el resultado de una fuerte transformación en caliente de las bandas coladas, que contribuye a fragmentar, recristalizar y homogeneizar la estructura de solidificación; por el contrario, en las bandas obtenidas por solidificación directa la estructura depende directamente de la solidificación, y debido a la elevada velocidad de solidificación y a la naturaleza fuertemente dinámica del proceso incluso cualquier pequeña fluctuación de las condiciones de colada (tales como espesor de la banda, velocidad de colada, transferencia de calor a los cilindros de laminación, etc.) puede provocar pequeñas variaciones locales, periódicas o al azar, en la estructura de solidificación y por consiguiente en la microestructura final de todo su perfil geométrico.

El proceso de la invención soluciona los inconvenientes inherentes a las bandas de acero coladas directamente, debido a la falta de niveles elevados de deformación en caliente que refinan y definen la microestructura. Dichos elevados niveles de deformación son típicos de las tecnologías basadas en la colada convencional, y en la presente invención son sustituidos de manera muy eficiente produciendo una transformación de fase de ferrita a austenita, controlada en cantidad y en distribución, capaz de refinar y homogeneizar la microestructura.

Las elevadas velocidades de solidificación propias de la colada de bandas son también una importante oportunidad metalúrgica para explotar de la mejor forma posible el procedimiento según la presente invención. En realidad, en las tecnologías tradicionales que se inician a partir de llantones o lingotes la transformación ferrita/austenita, si se produce, está localizada en zonas de segregación química, en las cuales están concentrados los elementos austenitizadores, particularmente en el núcleo de los semi-productos. De esta manera, en dichas zonas puede producirse la transformación austenítica, debido a la concentración local de elementos austenitizadores, incluso si la composición química media del acero no lo permitiera. Por el contrario, en la colada de bandas las elevadas velocidades de solidificación limitan considerablemente los fenómenos de segregación, haciendo de esta forma homogénea la distribución de los elementos austenitizadores en la matriz. En dichas condiciones, mediante la laminación en caliente dentro del campo de temperaturas prescrito, se obtiene de una forma estable y reproducible la fracción volumétrica de austenita, definida al escoger la composición del acero, en todo el perfil geométrico de la banda.

Un elemento adicional de la presente invención si la definición de un procedimiento que utiliza una fracción volumétrica controlada de austenita, inducida en el interior de la banda como se ha definido anteriormente, es obtener una distribución controlada de las fases duras (carburos, cementita, perlita, bainita) y controlar la formación de una cierta cantidad de martensita (retícula tetragonal) dentro de la matriz metálica, al enfriar la banda entre la laminación en caliente en la propia línea y los pasos de bobinado. La presencia de fases duras distribuidas homogéneamente (fases de enfriamiento) permite que la laminación en frío controle la adecuada textura de deformación de forma clara por los diferentes modelos de deformación y por los valores más elevados de endurecimiento obtenidos por laminación en frío cuando las fases duras están presentes, respecto a los casos en que no está presente una estructura de enfriamiento. Esto permite reducir el espesor de la banda que debe ser laminada en frío (para un mismo espesor final) y en consecuencia reducir el espesor de la banda colada, con importantes ventajas en la productividad de la colada. En realidad, cuanto más delgada sea la banda colada, mayor será la productividad de la colada, porque la banda se alarga en proporción directa a la reducción de espesor, mientras que la velocidad de colada aumenta con el cuadrado de la reducción de espesor. Un elemento adicional de la presente invención es un procedimiento en el cual la banda, después de una deformación en línea, es mantenida a una temperatura de unos 1.150ºC, típicamente entre 1.100 - 1.200ºC, durante por lo menos 5 segundos utilizando un sistema de calentamiento continuo entre el tren de laminación en línea y la bobinadora. Esto puede conseguirse por ejemplo con una cámara de calentamiento provista de quemadores, o con calentamiento eléctrico, o con lámparas infrarrojas, o con un sistema de calentamiento por inducción; es decir, cualquier sistema activo o pasivo adecuado para obtener la temperatura deseada en la banda en el tiempo prescrito y durante por lo menos 5 segundos. En este caso, la etapa del enfriamiento opcional deberá ser llevada a cabo a la salida de dicha cámara.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento en el cual la banda es recocida antes de la laminación, en frío a una temperatura no superior a 1.200ºC, preferentemente no superior a 1.170ºC. Dicho recocido puede ser favorable para el proceso de fabricación de banda de acero eléctrico de grano orientado, por diversos motivos, en particular respecto al control de las características magnéticas de los productos finales. Algunos fenómenos útiles para el proceso son, por ejemplo, la precipitación de las segundas fases no-metálicas, necesarias en los productos actuales para el control de la recristalización secundaria orientada, o la posibilidad de llevar a cabo una descarburación controlada de la superficie de las bandas antes de la laminación en frío, la cual puede tener efectos positivos en la textura de la banda laminada en frío. Además, este recocido puede ofrecer la posibilidad de cambiar a esta etapa del procedimiento la formación de las fases de enfriamiento, en vez de formarlas antes de enrollar la banda en bobinas después del proceso de colada. En este caso, al final del horno de recocido debe estar presente un dispositivo adecuado de enfriamiento capaz de alcanzar la velocidad de enfriamiento necesaria. Por ejemplo, el enfriamiento de la banda puede ser conseguido de forma útil a efectos de las explicaciones de la presente invención, mediante un grupo de lanzas provistas de boquillas para pulverizar una mezcla de agua y vapor de agua sobre la superficie de la banda a una presión controlada.

Típicamente, después de la laminación en línea se enfría la banda para obtener una fracción en volumen de martensita comprendida entre el 5 y el 15%. El dispositivo de enfriamiento funciona a partir de una temperatura comprendida entre 700 y 950ºC, para enfriar la banda hasta 400ºC en menos de 12 segundos.

Un último elemento de la presente invención es un procedimiento en el cual la composición química requiere la presencia de elementos seleccionados de entre dos clases distintas: (i) elementos útiles para el control del equilibrio deseado entre austenita y ferrita en la matriz metálica y (ii) elementos útiles para el control de la distribución de las segundas fases, tales como sulfuros, seleniuros, nitruros, carbo-nitruros, etc., necesarios para el control del crecimiento del grano y de la orientación del grano durante las etapas primaria y secundaria de la recristalización.

Típicamente, la composición del acero colado comprende el 2,5-5% en peso de Si, 200-1.000 ppm de C, 0,05-0,5% en peso de Mn, 0,07-0,5% en peso de Cu, , menos del 2% en peso de Cr+Ni+Mo, menos de 30 ppm de O, menos de 500 ppm de S+Se, 50-400 ppm de Al, y menos de 100 ppm de N. A esta composición puede añadírsele por lo menos un elemento escogido dentro del grupo compuesto por Zr, Ti, Ce, B, Ta, Nb, V y Co, y por lo menos un elemento escogido dentro del grupo compuesto por Sn, Sb, P, Bi.

Muchos son los elementos útiles para el control del equilibrio entre las fases de austenita y ferrita y no existen limitaciones específicas en la selección, más que el coste y un rendimiento adecuado. No obstante, y concretamente en los talleres de hornos eléctricos de acero en los que se utiliza chatarra de hierro como primera materia, puede ser conveniente equilibrar el contenido de silicio así como el de cromo, níquel, molibdeno, niobio, cobre, manganeso y estaño. Muchos son también los elementos útiles para el control de la distribución de las partículas de las segundas fases para la inhibición del crecimiento del grano. Es conveniente seleccionar dichos elementos entre los capaces de formar sulfuros, seleniuros, carbonitruros y nitruros, para obtener una mezcla de segundas fases que tenga una composición diferente en la cual coexistan compuestos térmicamente estables, como la solubilidad, a diferentes temperaturas. Como consecuencia de esta selección, la fuerza de arrastre del desplazamiento de los contornos de los granos debido a las partículas de las segundas fases disminuye gradualmente al aumentar la temperatura, porque durante los tratamientos térmicos las partículas más solubles se disuelven y/o crecen antes que las menos solubles. Esto permite un mejor control del crecimiento del grano, con respecto a la utilización de inhibidores del tipo de composición única que se caracterizan por un intervalo de las temperaturas de solubilización más estrecho.

Los siguientes ejemplos están previstos únicamente a efectos de ilustración y no limitan el alcance de la presente invención.

Ejemplo 1

Un cierto número de aceros que tienen las composiciones que aparecen en la Tabla 1 fueron fundidos como una banda de 3,5 mm de espesor en una máquina de colada continua de bandas, provista de rodillos gemelos girando en sentidos opuestos. Las bandas coladas fueron laminadas a continuación en caliente, en línea, a una temperatura de 1.150ºC hasta un espesor de 2,0 mm. Durante la operación de colada de cada composición de acero y hacia la mitad del tiempo de colada, el espesor de la banda colada se redujo a 2,0 mm y se suspendió la laminación en línea. Las bandas laminadas en caliente fueron recocidas luego a 1.100ºC y laminadas en frío en una sola etapa hasta 0,30 mm de espesor.

TABLA 1

1

Las bandas laminadas en frío fueron descarburadas a continuación, recubiertas con un separador de recocido basado en MgO, recocidas en caja a una velocidad de calentamiento de 15ºC/h hasta 1.200ºC, mantenidas a esta temperatura durante 20 horas, y luego recibieron un recubrimiento aislante y tensionador. Sobre las bandas en estado de colada se calculó el contenido en austenita (fase \gamma) a 1.150ºC mediante mediciones dilatométricas; los datos obtenidos aparecen en la Tabla 2.

TABLA 2

2

Las características magnéticas medidas sobre el producto final para las diferentes composiciones de aceros aparecen en la Tabla 3.

TABLA 3

3

Ejemplo 2

Un cierto número de aceros de diferentes composiciones como las mostradas en la Tabla 4 fueron colados como bandas de 2,1 mm de espesor en una máquina de colada continua de bandas provista de rodillos gemelos girando en sentidos opuestos.

TABLA 4

4

Las bandas laminadas en frío fueron laminadas a continuación en caliente, en línea, a 1.170ºC, a un espesor de 1,0 mm, enfriadas mediante agua y vapor a alta presión hasta una temperatura de 150ºC y luego enrolladas en bobinas. Una vez colada aproximadamente la mitad del acero se detuvo el enfriamiento y las bandas fueron enrolladas a 700ºC.

La Tabla 5 muestra las fracciones de martensita medidas metalográficamente en la banda después del bobinado.

TABLA 5

5

Las bandas se dividieron luego en bobinas más pequeñas, parte de las cuales fueron laminadas en frío a 0,3 mm (la colada A presentó problemas de fragilidad durante la laminación en frío y no fue transformada en el producto final), descarburada, recubierta con un separador de recocido basado en MgO, recocidas luego en caja con una velocidad de calentamiento de 20ºC/h hasta 1.200ºC, y mantenidas luego a esta temperatura durante 20 horas. La Tabla 6 muestra las características magnéticas (inducción a 800 A/m) medidas en el producto acabado.

TABLA 6

6

Ejemplo 3

Las demás bobinas menores del ejemplo 2, sin haber sido enfriadas y bobinadas a 700ºC, fueron recocidas a 1.150ºC durante 60 segundos, enfriadas mediante agua y vapor de agua a alta presión hasta 150ºC, decapadas y enrolladas en bobinas a temperatura ambiente. Las bandas fueron luego transformadas en productos acabados como en el ejemplo anterior. La Tabla 7 muestra las fracciones de martensita medidas sobre las bandas bobinadas y las características magnéticas importantes.

TABLA 7

7

Ejemplo 4

Cinco aleaciones diferentes cuya composición (en ppm) aparece en la Tabla 8, fueron coladas directamente como bandas de 2,2 - 2,4 mm de espesor en una máquina de colada continua con rodillos gemelos girando en sentido contrario.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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TABLA 9

9

Los aceros colados fueron laminados en caliente, en línea, a 1.150ºC a un espesor de 1,2 mm. A partir de dichas bandas coladas se obtuvieron unas bobinas más pequeñas. Para cada condición se recoció en dos etapas una banda con un calentamiento rápido a 1.170ºC, enfriamiento a 1.100ºC y enfriamiento a temperatura ambiente con agua y chorros de vapor de agua (bandas A1, B1, C1, D1, E1). Un segundo grupo de bandas, similar al anterior, fue recocido con un ciclo térmico similar, sin el paso de enfriamiento (bandas A2, B2, C2, D2, E2). Todas las bandas fueron luego laminadas en frío en una sola etapa hasta un espesor final de 0,29 mm. Las bandas se trataron luego en una línea piloto continua para recristalización primaria, nitruración, y recristalización secundaria. Cada una de las bandas se trató a continuación de la forma siguiente:

\bullet en la primera zona de tratamiento (recristalización primaria) se utilizaron temperaturas de 830, 850 y 870ºC, en una atmósfera húmeda de nitrógeno-hidrógeno con una proporción pH_{2}O/pH_{2}de 0,60 durante 180 segundos (50 de los cuales para el calentamiento a la temperatura de tratamiento).

\bullet en la segunda zona de tratamiento se llevó a cabo una nitruración a 890ºC en una atmósfera húmeda de nitrógeno-hidrógeno con una proporción pH_{2}O/pH_{2} de 0,09, con la adición del 30% en volumen de amoniaco, durante 50 segundos.

\bullet en la tercera zona, a 1.100ºC en atmósfera húmeda de nitrógeno-hidrógeno con una proporción pH_{2}O/pH_{2} de 0,01 durante 50 segundos.

Después de un recubrimiento con un separador de recocido basado en un Mg/O, las bandas tratadas en la línea piloto fueron recocidas en caja con una velocidad de calentamiento de unos 60ºC/h hasta 1.200ºC, en una atmósfera de 50% nitrógeno/hidrógeno, mantenidas a esta temperatura durante 3 horas en hidrógeno puro y enfriadas a 800ºC en hidrógeno y a continuación hasta temperatura ambiente en nitrógeno.

Las características magnéticas medidas sobre muestras de cada una de dichas bandas fueron medidas como valor medio de inducción B800 en mT y aparecen en la Tabla 9.

Claims (8)

1. Procedimiento para la fabricación de bandas de grano orientado de Fe-Si eléctrico, en las cuales una aleación que contiene silicio es colada directamente en forma de bandas continuas de 2,5 a 5 mm de espesor, es laminada en frío en una etapa o en más etapas, con un recocido intermedio hasta un espesor final comprendido entre 1 y 0,15 mm, siendo sometida luego la banda a un recocido en continuo para llevar a cabo la recristalización primaria y siendo recocida posteriormente para llevar a cabo la recristalización secundaria orientada, caracterizado porque después de la solidificación de la matriz y antes de su enrollado en bobinas, se provoca una transformación de ferrita a austenita en la matriz metálica para obtener una fracción de volumen comprendida entre el 25 y el 60% mediante el ajuste de la composición de la aleación, de manera que dicha fracción de austenita está admitida dentro del equilibrio de estabilidad de las dos fases y, en línea con la máquina de colada continua, deformación por laminación en caliente de la banda entre dos rodillos refrigerados para obtener una deformación superior al 20% dentro de la gama de temperaturas de 1.000 a 1.300ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el cual entre la fase de laminación y la fase de enrollado en bobina, se mantiene la banda entre 1.100 y 1.200º C durante por lo menos 5 segundos.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1-2, en el cual el espesor de la banda en estado de solidificación está comprendido entre 1,5 y 4 mm y después de la laminación en línea la banda es enfriada para obtener una fracción de martensita en volumen comprendida entre el 5 y el 15%.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1-3, en el cual antes de la laminación en frío la banda es recocida a una temperatura máxima de 1.200ºC.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el cual después de dicho recocido la banda es enfriada de forma continua desde una temperatura comprendida entre 750 y 950ºC hasta 400ºC en menos de 12 segundos.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1-5, en el cual la aleación se compone del 2,5-5,0% en peso de Si, de 200-1.000 ppm de C, del 0,05-0,5% en peso de Mn, del 0,07-0,5% en peso de Cu, menos del 2% en peso de Cr+Ni+Mo, menos de 30 ppm de O, menos de 500 ppm de S+Se, de 50-400 ppm de Al y menos de 100 ppm de N.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1-6, en el cual en la aleación se añade por lo menos un elemento seleccionado de entre un grupo que se compone de Zr, Ti, Ce, B, Ta, Nb, V, Co.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1-6, en el cual en la aleación se añade por lo menos un elemento escogido de entre Sn, Sb, P, Bi.