FR2744135A1 - Procede de fabrication de tole d'acier magnetique a grains non orientes et tole obtenue par le procede - Google Patents
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Abstract
Procédé d'élaboration d'une tôle magnétique à grains non orientés à partir de l'élaboration sous vide d'un acier ayant dans sa composition moins de 0,5% de silicium, ledit acier, mis sous forme de brame, étant soumis successivement à: une opération de laminage à chaud suivie d'un bobinage, une opération facultative de grenaillage, une opération de décapage, une opération de laminage à froid, au moins un recuit, caractérisé en ce que l'acier de composition suivante: carbone < 0,01% silicium < 0,5%, manganèse de 0,05 à 0,5% aluminium < 0,01%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01%, oxygène < 0,01%, est soumis à un laminage à chaud avec une température de réchauffage de brame inférieure à 1300 deg.C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950 deg.C, la bande laminée à chaud étant bobinée à une température supérieure à 550 deg.C, puis laminée à froid, en au moins une opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, la bande laminée à froid étant soumise à un recuit final.
Description
Procédé de fabrication de tôle d'acier magnétique à grains non orientés
et tôle obtenue par le procédé.
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.
o10 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 l'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 mm; 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 à partir de l'élaboration sous vide d'un acier ayant dans sa composition moins de 0,5% de silicium, ledit acier, mis sous forme de brame, étant soumis successivement à: une opération de laminage à chaud suivie d'un bobinage, une opération facultative de grenaillage, une opération de décapage, une opération de laminage à froid, au moins un recuit, caractérisé en ce que l'acier de composition suivante: carbone < 0,01%, silicium < 0,5%, manganèse, de 0,05 à 0,5%, aluminium < 0,01%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%, azote < 0,01%, oxygène < 0,01%, est soumis à un laminage à chaud avec une température de réchauffage de brame inférieure à 1300 C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950oC, la bande laminée à chaud étant bobinée à une température supérieure à 550 C, puis laminée à froid en au moins une opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à
1,5 mm, la bande laminée à froid étant soumise à un recuit final.
Les autres caractéristiques de l'invention sont: dans une forme de l'invention, - le laminage à froid en une opération est réalisé sous un taux de
réduction compris entre 25 et 90%.
dans une autre forme de l'invention, - le procédé comprend en outre, après laminage à chaud, un recuit statique en bobine de la tôle à une température comprise entre 700 et 1050 C pendant un temps supérieur à 1 heure, le laminage à froid étant effectué en une seule opération sous un taux de réduction compris entre 25 et 90%, le recuit final étant effectué au défilé. Dans une autre forme de l'invention, - après laminage à chaud, la tôle laminée à chaud est soumise à un laminage à froid, le laminage à froid comprenant deux étapes avec un
recuit intermédiaire et un recuit final.
io - la première étape de laminage à froid est effectuée avec un taux de
réduction inférieur à 50%.
- la deuxième étape de laminage à froid est effectuée avec un taux de
réduction supérieur à 40%.
- le recuit intermédiaire, statique, est effectué à une température comprise entre 700 et 1050 C, pendant un temps supérieur à 0,5 heure. le recuit intermédiaire, au défilé, est effectué à une température comprise entre 700 et 1050 C, pendant un temps inférieur à 10 minutes. 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.
- le recuit d'élimination des contraintes est effectué à une température
supérieur à 650 C pendant un temps supérieur à 3 mn.
L'invention concerne également une tôle d'acier magnétique
obtenue par le procédé.
La description qui suit donnant une suite d'exemples de réalisation
fera bien comprendre l'invention.
Selon la présente invention, il est mis en évidence que l'on peut réduire les pertes massiques à 1,5 Tesla et 50 Hertz, à moins de 6 W/Kg pour une épaisseur de tôle d'environ 0,50 mm; à moins de 8W/Kg pour une épaisseur de tôle d'environ 0,65 mm et obtenir une aimantation supérieure à 1,75 Tesla sous un champ électrique de 5000 A/m en soumettant selon le procédé de l'invention, un acier ayant la composition donnée à: - un laminage à chaud avec une température de réchauffage de brame inférieure à 1300 C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950 C, la bande laminée à chaud étant bobinée à une température supérieure à 550 C, puis laminée à froid en au moins une opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5
mm, la bande laminée à froid étant soumise à un recuit final.
Dans ce procédé il n'est pas effectué de recuit rapide de la tôle
laminée à chaud.
Les exemples de 1 à 5 qui suivent, illustrent les caractéristiques
générales de la présente invention.
Exemple 1.
Une brame de l'acier N 1, dont la composition chimique pondérale est donnée dans le tableau 1 est réchauffée à 1200 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 860 C, la bande de tôle
laminée à chaud est bobinée à la température de 710 C.
TABLEAU 1 ( Acier n 1) C Mn Si S AI P
0,003% 0,308% 0,347% 0,010% 0,001% 0,160%
Pour effectuer des mesures comparatives la bande de tôle ainsi
obtenue est partagée en deux tronçons.
- Le premier tronçon subit un recuit rapide de 2,5 minutes à 1050 C
avant laminage à froid pour servir de référence.
- Le second tronçon est selon l'invention, laminé à froid sans effectuer
de recuit avant le laminage à froid.
Chacun des deux tronçons est partagé en deux demi tronçons et il est réalisé un laminage à froid des demi tronçons, le laminage à froid étant effectué en une seule opération pour obtenir des demi tronçons à I'épaisseur finale de 0,50 millimètre et 0,65 millimètre, ce qui correspond à des taux de réduction à froid de 80 et 74%. Un recuit final est effectué à une température de 880 C pendant 2 mn pour les tronçons de tôle d'épaisseur de 0,50 mm. Le recuit final est effectué à une température de 920 C pendant 2,5 mn pour les tronçons de tôle
d'épaisseur finale de 0,65 mm.
Le tableau 2 présente les caractéristiques en pertes massiques en Watt / Kilogramme à 1,5 Tesla et 50 Hertz et l'aimantation en Tesla sous un champ électrique de 5000 A/m pour une épaisseur de tôle d'environ
0,50 mm et une épaisseur de tôle d'environ 0,65 mm.
TABLEAU 2.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle de 0,50 mm avec recuit. ( référence) 4,70 1,78 Tôle de 0,65 mm avec recuit. ( référence) 5,90 1,78
W 1,5/50 B5000
to ( W/kg) ( Tesla) Tôle sans recuit. ( invention) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 5,20 1,77 Tôle de 0,65 mm d'épaisseur. 6,72 1, 77
Exemple 2.
Une brame de l'acier n 1 est laminée à chaud de la même manière que dans l'exemple 1, mais avec un bobinage à la température de 610 C, la tôle étant laminée à froid avec un taux de réduction de 80%,
sans recuit initial.
Après le même recuit final que dans l'exemple 1, il a été obtenu les caractéristiques magnétiques présentées dans le tableau 3
TABLEAU 3.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle sans recuit. ( invention) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 5,95 1,74
Exemple 3.
Une brame de l'acier n 1 est laminée à chaud de la même manière que dans l'exemple 1, mais avec une température de fin de laminage à chaud de 910 C, la tôle étant laminée à froid avec un taux de réduction
de 80% sans recuit initial.
Après le même recuit final que dans l'exemple 1, il a été obtenu les caractéristiques magnétiques présentées dans le tableau 4
TABLEAU 4.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle sans recuit. ( invention) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 5,25 1,72 Les exemples précédents comparatifs mettent en évidence, par la variation des valeurs obtenues en pertes et induction, et avec la composition de la présente invention, la nécessité d'accroître la température de bobinage ainsi que de limiter la température de fin de laminage à chaud en l'absence de traitement de recuit de la bande
laminée à chaud.
Exemple 4.
Une brame d'acier n 2 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 5 est traitée dans les mêmes conditions que la brame io d'acier n l de l'exemple 1, la tôle étant laminée à froid sans recuit initial. TABLEAU 5 ( Acier n 2) C Mn Si S AI P
0,003% 0,870% 0,342% 0,008% 0,001% 0,188%
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 6
TABLEAU 6.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) (Tesla) Tôle sans recuit. ( invention) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 5,32 1,71 Tôle de 0,65 mm d'épaisseur. 6,32 1,72
Exemple 5.
Une brame d'acier dite n 3 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 7 est traitée dans les mêmes conditions que la
brame n 1 de l'exemple 1, la tôle étant laminée à froid sans recuit initial.
TABLEAU 7 ( Acier n 3) C Mn Si S AI P
0,003% 0,106% 0,326% 0,007% 0,001% 0,173%
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 8
TABLEAU 8.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle sans recuit. ( invention) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 5,80 1,77 Tôle de 0,65 mm d'épaisseur. 7,03 1,77 On remarque en comparant les exemples 4 et 5 et les tableaux de valeurs 6 et 8 que la teneur en manganèse doit être inférieure à 0,5% car une teneur élevée en manganèse génère une diminution de io l'aimantation. Cependant, un minimum de 0, 05% de manganèse est nécessaire car une diminution de la teneur en manganèse tend à générer
une augmentation des pertes.
Du point de vue composition, 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, I'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 et d'aluminium dans le fer se traduit par
une diminution de la conductivité thermique.
De ce point de vue, I'acier doit être non ou très peu allié, la faible teneur en silicium 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 meilleur évacuation des calories peut aussi autoriser une augmentation de la puissance massique, via l'accroissement des niveaux d'induction, sans
augmentation de la température.
s 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.
Selon une forme de l'invention, le procédé de fabrication comprend en outre, après laminage à chaud, un recuit statique de la tôle à une température comprise entre 700 et 1050 C, le laminage à froid étant effectué en une seule opération, le recuit final étant effectué au défilé. Il est montré que l'on peut réduire les pertes magnétiques 1o massiques en dessous de 5,30 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,50 mm, en dessous de 7W/Kg pour une épaisseur de 0,65 mm, en dessous de 12 W/Kg pour une épaisseur de 1 mm et obtenir une aimantation 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 6 à 11 illustrent cette caractéristique.
Exemple 6.
Une brame d'acier N 4 dont la composition chimique pondérale est donnée dans le tableau 9 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 9 ( Acier n 4) C Mn Si S AI P
0,002% 0,343% 0,322% 0,006% 0,001% 0,159%
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 10.
TABLEAU 10.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 4,9 1,80
Exemple 7.
Une brame d'acier n 4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 9 est traitée de la même façon que l'acier de
l'exemple 6,
]o La température de réchauffage de la brame est de 11850 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. 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 11.
TABLEAU 11.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 4,7 1,79
Exemple 8.
Une brame d'acier n 4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 9 est traitée de la même façon que l'acier de
I'exemple 6.
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 12.
TABLEAU 12.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) Tesla) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 4,62 1, 82 Dans les mêmes conditions de traitement, I'acier n 2 qui comporte dans sa composition une teneur en manganèse de 0,87%
conduit à des propriétés magnétiques identiques à celles du tableau 12.
La teneur en manganèse doit être cependant limité 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.
Exemple 9.
Une partie de la tôle obtenue dans les conditions décrites dans l'exemple 7 est soumise à un recuit statique à une température de
710 C pendant 40 heures sous une atmosphère d'azote et d'hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 13.
TABLEAU 13.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur. 4,88 1, 79
Exemple 10.
Une brame d'acier n 4 dont la composition pondérale est donnée dans le tableau 9 est traitée de la même façon que dans l'exemple 6,
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 Il 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 14.
TABLEAU 14.
W 1,5/50 B5000
(W/kg) (Tesla) Tôle de 0,50 mm d'épaisseur 4,59 1,80
Exemple 11.
Un tronçon de la tôle sous forme de bobine obtenue dans les conditions de laminage à chaud d'une brame d'acier N 4 est soumis à S5 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 trois parties qui subissent respectivement le laminage à froid avec un taux de réduction de 60%, 74%, 80% pour
obtenir une tôle de 1 mm; 0, 65 mm et 0,50 mm.
La tôle de 0,5 mm subit un recuit à une température de 880 C pendant 2 mn. La tôle de 0,65 mm subit un recuit à une température de 880 C pendant
2 mn 30 s.
La tôle de 1 mm 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 15.
TABLEAU 15.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) 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 Dans le cas o la tôle est réalisée avec un recuit statique après laminage à chaud, il a été constaté qu'un recuit à partir de la tôle selon l'invention, effectué sur des noyaux magnétiques pour dispositifs réalisés par découpage et empilement, 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 0,50 mm, qui après recuit post découpage, ont des pertes massiques correspondant à la qualité commerciale qui garantit des pertes inférieures à 4,70 W/ Kg avec une aimantation supérieure à 1,77 Tesla. Dans certaines conditions, il est possible de réaliser des tôles correspondant à la classe commerciale qui garantit des pertes inférieures à 4W/Kg avec une aimantation supérieure à 1,80 0o 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 6,7, 8, 9, 10. Après découpe des éléments de circuit et empilement, il est 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, la tôle ayant une épaisseur de 0,5 mm et n'ayant pas subit de recuit statique. On obtient ainsi des pertes massiques à 1,5 Tesla et 50 Hertz inférieures à 5,30 W/Kg avec une aimantation supérieure à 1,75 Tesla sous un champ de 5000A/m. Avec recuit statique, la réduction des pertes est nettement
plus importante.
L'exemple 12 illustre ce propos.
Exemple 12.
Les éprouvettes Epstein ayant une épaisseur de 0,50 mm ont été utilisées pour mesurer les caractéristiques magnétiques des tôles présentées dans les exemples 1, 6, 8, 9, et 10. Ces éprouvettes ont été soumises à un recuit de 750 C pendant 2 heures sous une atmosphère
d'azote et hydrogène.
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 16.
Tableau 16.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) (Tesla)
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur sans recuit.
Exemple 1. 4,64 1,78
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur avec recuit.
Exemple 6. 4,13 1,80 Exemple 8. 3,80 1,82 Exemple 9. 4,15 1,79 Exemple 10. 3,62 1,80
Exemple 13.
Les éprouvettes Epstein utilisées dans l'exemple 11 pour mesurer les i5 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 17.
Tableau 17.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) ( Tesla) 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 Dans le cas o la tôle est réalisée avec un recuit statique après laminage à chaud, on peut ainsi réaliser des tôles ayant une épaisseur finale de 0,65 mm et 1 mm et qui, après recuit post découpage ont respectivement des pertes massiques inférieures à 6 W/Kg et 11 W/Kg
ainsi qu'une aimantation supérieure à 1,77 Tesla.
Sous une autre forme de l'invention, après laminage à chaud, la tôle laminée à chaud est soumise à un laminage à froid, le laminage à froid comprenant deux étapes avec un recuit intermédiaire et un recuit final. Il est montré que les pertes massiques peuvent être réduites à des valeurs inférieures à 5,30 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,50 mm, et à des valeurs inférieures à 7 W/Kg pour une épaisseur de tôle de 0,65 mm, l'induction étant dans les deux cas de 1,5 Tesla et la fréquence de Hertz. La tôle en bande laminée à chaud, sans recuit après laminage à chaud, est soumise, selon l'invention, à un laminage à froid, le laminage à froid comprenant deux étapes avec un recuit intermédiaire au défilé ou statique et un recuit final pouvant être un recuit rapide par exemple au défilé. Le recuit statique effectué avant le laminage à froid peut être remplacé avantageusement par un recuit intermédiaire dans une
opération de double laminage à froid.
L'invention se présente de ce fait en un procédé ne comportant 1o pas de recuit statique avant laminage à froid mais un double laminage à
froid avec recuit intermédiaire, statique de préférence.
L'exemple 14 illustre cette particularité de l'invention.
Exemple 14.
Une brame d'acier N 5 dont la composition chimique pondérale est donnée dans le tableau 18 est réchauffée à 1205 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 845 C, la bande de tôle laminée à chaud étant bobinée à la température de 704 C. La tôle est ensuite soumise à un laminage à froid avec un taux de réduction de %. Une partie de la tôle est soumise à un recuit au défilé à une température de 880 C pendant 2 mn sous une atmosphère d'azote et d'hydrogène. L'autre partie de la tôle est soumise à un recuit statique à une température de 750 C pendant 2 heures également sous une atmosphère d'azote et d'hydrogène. Chaque partie de tôle est divisée en trois puis laminées à froid respectivement jusqu'à l'obtention de tôles d'épaisseur finale de 1, 0,65 et 0,50 mm, ce qui correspond
respectivement à des taux de réduction à froid de 44%; 64%; et 72%.
Les tôles sont ensuite soumises à un recuit final à une température de
880 C pendant 2 mn.
TABLEAU 18 ( Acier n 5) C Mn Si S AI P
0,003% 0,371% 0,325% 0,006% 0,001% 0,164%
Les caractéristiques magnétiques obtenues sont présentées dans
le tableau 19.
TABLEAU 19.
W 1,5/50 B5000
( W/kg) (Tesla)
Tôle de 0,50 mm d'épaisseur.
Recuit intermédiaire à 880 C /2 mn. 4,78 1,78 Recuit intermédiaire à 750 C /2h. 4,48 1,79
Tôle de 0,65 mm d'épaisseur.
Recuit intermédiaire à 880 C /2 mn. 5,76 1,78 Recuit intermédiaire à 750 C /2h. 5,69 1,79
io Tôle de 1 mm d'épaisseur.
Recuit intermédiaire à 880 C /2 mn. 9,37 1,75 Recuit intermédiaire à 750 C /2h. 9,11 1,75 Si le taux de réduction du premier laminage à froid est supérieur à 50%, on ne constate pas de réduction des pertes ni d'amélioration de l'aimantation par rapport à un procédé comportant un laminage à froid
en une seule opération, sans recuit de la tôle après le laminage à chaud.
Si le taux de réduction du deuxième laminage à froid est supérieur à
%, on constate une réduction de l'aimantation.
Le recuit statique avant le laminage à froid de la bande laminée à chaud peut entraîner un grossissement exagéré du grain qui se traduit par unefragilité de la bande et des difficultés de laminage à froid. Le recuit statique après un premier laminage à froid permet de pallier ce problème. 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: - sans effectuer de recuit rapide de la tôle laminée à chaud, grâce à un meilleur contrôle de la température de fin de laminage à chaud et de bobinage, et à condition de limiter la teneur en manganèse contenu dans
la composition de l'acier.
- en effectuant un recuit statique de longue durée de la bande de tôle
laminée à chaud suivi d'un seul laminage à froid.
- ou en soumettant la bande non soumise à recuit après laminage à chaud, à un double laminage à froid avec un recuit intermédiaire et un
recuit final de courte durée.
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, ou à un double laminage à froid avec un recuit intermédiaire, elle présente une réduction sensible des pertes massiques sans dégradation de l'aptitude à l'aimantation. 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: - en l'absence de recuit initial et avec un seul laminage à froid, lo - avec recuit statique de la bande laminée à chaud puis laminée à froid en une seule opération, - en l'absence de recuit initial, et avec un double laminage à froid
comprenant un recuit intermédiaire.
Claims (15)
1. Procédé de fabrication d'une tôle magnétique à grains non orientés à partir de l'élaboration sous vide d'un acier ayant dans sa composition moins de 0,5% de silicium, ledit acier, mis sous forme de brame, étant soumis successivement à: une opération de laminage à chaud suivie d'un bobinage, une opération facultative de grenaillage, une opération de décapage, une opération de laminage à froid, au moins un recuit, caractérisé en ce que l'acier de composition suivante: carbone < 0,01% silicium < 0,5%, i5 manganèse, de 0,05 à 0,5% aluminium < 0,01%, phosphore < 0,20%, soufre < 0,015%; azote < 0,01%, oxygène < 0,01%, est soumis à un laminage à chaud avec une température de réchauffage de brame inférieure à 1300 C, une température de fin de laminage à chaud inférieure à 950 C, la bande laminée à chaud étant bobinée à une température supérieure à 550 C, puis laminée à froid, en au moins une opération de laminage à froid à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5
mm, la bande laminée à froid étant soumise à un recuit final.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le laminage à froid en une opération est réalisé sous un taux de réduction
compris entre 25 et 90%.
3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après laminage à chaud, un recuit statique en bobine de la tôle à une température comprise entre 700 et 1050 C pendant un temps supérieur à 1 heure, le laminage à froid étant effectué en une seule opération sous un taux de réduction compris entre 25 et
%, le recuit final étant effectué au défilé.
4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'après laminage à chaud, la tôle laminée à chaud est soumise à un laminage à froid, le laminage à froid comprenant deux étapes avec un recuit
intermédiaire et un recuit final.
5. Procédé selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la
première étape de laminage à froid est effectuée avec un taux de
réduction inférieur à 50%.
6. Procédé selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que
la deuxième étape de laminage à froid est effectuée avec un taux de
réduction supérieur à 40%.
7. Procédé selon les revendications 1 et 4 à 6 caractérisé en ce
que le recuit intermédiaire, statique, est effectué à une température comprise entre 700 et 1050 C, pendant un temps supérieur à 0,5 heure.
8. Procédé selon les revendications 1 et 4 à 6 caractérisé en ce
que le recuit intermédiaire, au défilé, est effectué à une température comprise entre 700 et 1050 C, pendant un temps inférieur à 10 minutes.
9. Procédé selon les revendications 1 à 8 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.
10. Procédé selon les revendications 1 à 9 caractérisé en ce que
après le recuit final on soumet la tôle préalablement découpée à un
recuit d'élimination des contraintes.
1 1. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que le recuit d'élimination des contraintes est effectué à une température
supérieur à 650 C pendant un temps supérieur à 3 mn.
12. Tôle d'acier magnétique selon les revendications 1,2 et 9,
caractérisée en ce qu'avant le recuit d'élimination des contraintes, elle présente d'une part, des pertes totales massiques, à 1,5 Tesla et 50 Hertz, inférieures à 6,0 W/Kg et 8,0 W/Kg pour respectivement, une épaisseur d'environ 0,5 mm et 0,65 mm et d'autre part, une aimantation
sous un champ de 5000 A/m, supérieure à 1,75 Tesla.
13. Tôle d'acier magnétique selon les revendications 1 3 et 9
caractérisée en ce qu'avant recuit d'élimination des contraintes, elle présente d'une part, des pertes totales massiques, à 1,5 Tesla et 50 Hertz, inférieures à 5,3 W/Kg 7,0 W/Kg et 12 W/Kg pour respectivement, une épaisseur d'environ 0,5 mm, 0,65 mm et 1 mm et d'autre part, une aimantation sous un champ de 5000 A/m, supérieure à
1,77 Tesla.
14. Tôle d'acier magnétique selon les revendications 1, 4 à 9
caractérisée en ce qu'avant recuit d'élimination des contraintes, elle présente d'une part, des pertes totales massiques à 1,5 Tesla et 50 is Hertz, inférieures à 5,3 W/Kg; 7,0 W/Kg; et 11 W/Kg pour respectivement, une épaisseur d'environ 0,5 mm, 0,65 mm et 1 mm et d'autre part, une aimantation sous un champ de 5000 A/m, supérieure à
1,72 Tesla.
15. Tôle d'acier magnétique selon les revendications 1, 2 et 9 à
11 caractérisée en ce qu'après découpage et recuit d'élimination des contraintes elle présente d'une part, des pertes totales massiques à 1,5 Tesla et 50 Hertz, inférieures à 5,30 W/Kg pour une épaisseur d'environ 0,50 mm; et d'autre part, une aimantation sous un champ de 5000 A/m,
supérieure à 1,75 Tesla.
16. Tôle d'acier magnétique selon les revendications 1, 3 et 9 à
11 caractérisée en ce qu'après découpage et recuit d'élimination des contraintes elle présente d'une part, des pertes totales massiques à 1,5 Tesla et 50 Hertz, inférieures à 4,70 W/Kg; 6,0 W/Kg; et 11 W/Kg pour respectivement, une épaisseur d'environ 0,5 mm, 0,65 mm et 1 mm et d'autre part, une aimantation sous un champ de 5000 A/m, supérieure à
1,77 Tesla.
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Effective date: 20081029 |