HU177534B

HU177534B - Method for makong texturized silocn steels

Info

Publication number: HU177534B
Application number: HU79AE566A
Authority: HU
Inventors: Frank A Malagari; Jack W Shilling; Robert F Miller; James H Wells
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1981-11-28
Also published as: GB2019438B; CA1123323A; BE875540A; PL118030B1; YU72879A; DE2912752A1; JPS54142120A; AR220934A1; AU525956B2; IT7948602A0; US4157925A; GB2019438A; SE7903204L; ES479579A1; ATA251579A; IT1115130B; CS215115B2; RO78546A; FR2422722A1; AU4541279A

Description

A találmány tárgya eljárás textúráit szilíciumacél előállítására.

Az ún. Goss-textúra kialakulása a borral, mint inhibitorral adalékolt elektromágneses szilíciumacélokban a másodlagos rekrisztallizáció függvénye. A másodlagos rekrisztallizáció során az ilyen textúráit szekunder krisztallitok a primer krisztallitok növekedésének rovására alakulhatnak ki, ha a primer krisztallitok növekedését megakadályozzuk. Erre a célra alkalmaznak inhibitorokat, például bőrt, ként és nitrogént, amelyek általában gátolják a primer szemcsék kialakulását a texturálódás hőmérsékletén, ahol a szekunder krisztallitok a primer szemcsék rovására növekednek. Ezt a műveletet hívják általában végső texturáló hőkezelésnek.

A hagyományos végső texturáló hőkezelés általában egyenletes felmelegítéssel kezdődik, amelynek során a hevítési sebesség kb. 27,8 C°/óra. A felmelegítés után hőntartás következik olyan hőmérsékleten, ahol a szennyezők jelentős része az anyagból eltávozik. Maga a másodlagos rekrisztallizáció a hevítést ciklus alatt játszódik le kb. 900 és 1040 C° között. 1040 C° körül a hevitési sebességet, az alkalmazott berendezéstől függően, csökkenteni lehet kb.

19,4 C°/óra értékre. A szennyezők eltávolítása 1090 és 1260 C° között történik,

A jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása a célunk, amellyel a hevitési ciklus hatékonyabbá tehető és ezáltal az elektromágneses szilíciumacélok mágneses tulajdonságai javíthatók. Az acélt 927 C° hőmérsékletről 16,7 C°/óra sebességnél kisebb sebességgel hevítjük fel 1038 C°-ra, majd legalább 1090 C° hőmérsékleten legalább 4 órán át hőn tartjuk. A lassúbb hevitési sebesség célja járulékos idő biztosítása a szelektív szemcsenövekedés lejátszódásához. A lassú hevítés ezen túlmenően megváltoztatja a szemcsehatárokon lejátszódó kémiai folyamatokat, minthogy 5 több idő áll rendelkezésre az anyagot bevonó hőálló oxidbevonatban levő bór számára, hogy a bevonatból az acélba diffundáljon. Mint már említettük, a bór olyan inhibitorként szerepel, amely gátolja a primer szemcsék növekedését.

Számos korábbi publikációban ismertetnek különböző végső hőkezelési hevitési ciklusokat. Ilyen hőkezelések ismertetése található például a 2 534141, a 3930906, a 3 932 234 és a 3 933 537 számú USA szabadalmi leírásban. Ugyancsak végső texturáló hőkezeléssel foglalkozik Goto,

I. Matoba, Imanaka T., Gotoh T. és Kan T. „Development of a New Grain Oriented Silicon Steel „RG— H” with High Permeability” című előadása, amely az 1975. április 9—11. között Cardiffban tartott, lágymágneses anyagokkal foglalkozó konferencián hangzott el. Sem ez a cikk, sem a felsorolt szabadalmak azonban nem ismertettek a jelen találmányunkhoz hasonló eljárást a végső texturáló hőkezelés lefolytatására. Ezen túlmenően a hivatkozott helyeken nem borral, mint inhibitorral adalékolt szilíciumacélok texturáló hőkezeléséről van szó. A

3 930 906, a 3 932 234 és a 3 933 537 számú USA szabadalmi leírásokban antimonnal adalékolt szilíciumacélok kezelését ismertetik. Az antimont, mint inhibitort nem a jelen találmány szerinti acélolvadékba adagolják, hanem attól teljesen eltérő összetételű acélba. Ezen túlmenően a

3 933 537 számú USA szabadalom antimonnal és alumini177534 ummal adalékolt szilíciumacélra vonatkozik, amelyben sem az alumínium sem az antimon nem a találmányunk szerinti összetételű acélban fejti ki hatását

Számos egyéb publikáció foglalkozik viszont borral, mint inhibitorral adalékolt szilíciumacélokkal. Ilyenek például a 3.873 381, a 3 905 842, a 3 905 843, a 3 957 546 és a 4030950 számú USA szabadalmak, valamint 696964 sz. USA szabadalmi leírás, amely bőrt tartalmazó hőálló oxidbevonat készítéséről is említést tesz. Egyik szabadalom sem foglalkozik azonban az acélok végső hőkezelésének technológiájával.

A jelen találmánnyal tehát olyan eljárás kidolgozása a célunk, amelynek segítségével a textúráit elektromágneses szilíciumacélok gyártási technológiája tökéletesíthető.

A kitűzött feladatot úgy oldjuk meg, hogy a szilíciumacél előállítása során, amikoris 0,02—0,06 súly% karbont, 0,015—0,15 súly% mangánt, 0,005—0,05 súly% ként és/vagy szelént, 0,0006—0,008 súly%, előnyösen legalább 0,0008 súly% bőrt, legfeljebb 0,01 súly% nitrogént, legfeljebb 1 súly% rezet, legfeljebb 0,005 súly% antimont, legfeljebb 0,009 súly% alumíniumot és 2,5—4 súly% szilíciumot tartalmazó fémolvadékot készítünk, a fémolvadékból tüsköt öntünk, a tuskókat melegen hengereljük, majd hideghengerlést végzünk egy lépésben vagy több lépésben közbülső normalizáló hőkezeléssel, azután dekarbonizáló hőkezelést végzünk, és olyan hőálló oxidbevonatot viszünk fel az anyagra, amely adott esetben bőrt is tartalmaz, majd végül végső texturáló hőkezelést végzünk legfeljebb 1260 C°-on, a találmány szerint a végső texturáló hőkezelés során az anyagot 927 C°-ról 1038 C° hőmérsékletre hevítjük

16,7 C°/óránál kisebb sebességgel, majd legalább 1093 C°-on hőntartjuk, amíg a szennyezők, például kén, karbon és nitrogén eltávoznak az anyagból.

A találmány szerinti eljárás során a 927 C°-ról 1030 C°-ra történő hevítés sebessége célszerűen kisebb, mint

13,9 C°/óra. A hűtési sebességet a találmány szerint célszerűen .úgy választjuk meg a fenti hőmérséklettartományban, hogy az izzítás izotermikus legyen. Ilyen izotermikus izzítás általában legalább 6 órát vesz igánybe. A találmány szerint célszerű a hevítést legalább 10 óráig végezni. A hőntartás ideje legalább 4 óra, de célszerű legalább 12 óra hőntartást végezni. Előnyösen a hőntartás ideje a 20 órát is meghaladhatja. A hőntartást hidrogént tartalmazó atmoszférában lehet végezni.

A találmány szerinti eljárás alkalmazása során a hagyományos technológiák alkalmazhatók, például a már említett 3 873 381,3 905 842, 3 905 843, 3 95 7 546 vagy 4 03 0 950 számú szabadalmakban ismertetettek vagy a 696964 számú szabadalmi bejelentés szerinti. A találmány szerint az öntés célszerűen folyamatosan történik. A melegen hengerelt szalag hőkezelése elvégezhető ugyancsak a jelen eljárás keretein belül.

Amint azt már korábban említettük, a találmány szerinti eljárás során végzett öntéskor a fémolvadékba nem adagolunk antimont és alumíniumot. Ugyanakkor azonban bőrt az olvadék tartalmaz, még hozzá célszerűen legalább 0,0008 súly% mennyiségben. További bőr bevitelét lehet biztosítani, ha a hőálló oxidbevonat is tartalmaz bőrt.

A találmány szerint előállított szilíciumacélok általában legalább 23487,2-10 ⁷ Henry/m permeabilitással rendelkeznek 10 Oe-nél.

A találmány további részleteit kiviteli példák segítségével fogjuk ismertetni.

1. példa

Szilíciumacél olvadékot készítettünk az alábbi összetétellel :

karbon 0,03 súly% mangán 0,035 súly% kén 0,023 súly% bór 0,0012 súly% nitrogén 0,0053 súly% szilícium 3,08 súly% réz 0,35 súly% vas maradék.

Látható, hogy a fenti összetételű olvadék sem alumíniumot sem antimont nem tartalmazott. Ebből az olvadékból készítettünk a hagyományos módon Goss-texturált gzilíciumacélt. Az anyagot néhány órán át magas hőmérsékleten állni hagytuk, majd melegen hengereltük kb. 2 mm vastagságig. A melegen hengerelt szalagot normalizáltuk, majd hidegenhengereltük kb. 0,3 mm vastagságra. Ezután dekarbonizáló hőkezelést végeztünk, és ezután bort tartalmazó hőálló oxidbevonatot vittünk fel az anyagra. A végső texturáló hőkezelést az alábbi módon végeztük.

Négy próbadarab hőntartását végeztük el 1093 C°-ot meghaladó hőmérsékleten 20 órát meghaladó hőntartási idővel. Az „A” és „B” jelű mintákat 927 C°-ról 1038 C°-ra

27,8 C°/óra sebességgel hevítettük fel. Az A’ és B’ jelű próbadarabokat 13,9 C /óra sebességgel hevítettük. Az A' és B' jelű próbadarabok hőkezelését a találmány szerint végeztük. Az A és A’ minták ugyanabból a tekercsből származtak, mint a B és B' minták.

Valamennyi próbadarabon permeabilitás és vasveszteség vizsgálatot végeztünk. Az eredményeket az alábbiakban tüntetjük fel. . ’

l. táblázat
Minta	Permeabilitás (H/m)	Vasveszteség (W'kg)
Λ	2368,8-10 ’	1,57
A’	24052,4-10 ⁷	L52
B	23864-10 ⁷	1,55
B’	24065-10- ⁷	1,46

A fenti adatokból nyilvánvalóan látszik a találmány szerinti hevítési ciklus előnyös hatása. Mind a permeabilitás, mind a vasveszteség értékei jelentős mértékben javultak ennek hatására. A találmány szerinti hőkezelt A' és B' minták peremeabilitási értékei 24 052.4-10 ⁷ és 24065-10^-7 H/m voltak, míg a hagyományos módon kezelt A és B minták permeabilitási értékei 2368,8-10 ⁷ és 23 864-10 ⁷ H/m voltak. Hasonló módon a vasveszteségek értékei is kedvezőbbek az A' és B' mintáknál, minthogy a hagyományos kezelésnél elért 1,57 és 1,55 értékek helyett 1,52 és 1,46 értékeket kaptunk.

2. példa

Ismét szilíciumacél olvadékot készítettünk és azt az 1. példában ismertetett módon alakítottuk. A végső texturáló hőkezelést a következőképpen végeztük.

Valamennyi adagból két mintát hevítettünk 1180 C° hőmérsékletre és ott 20 órán át hőntartottuk őket. Valamennyi adagból egy-egy mintát 1180 C°-ra hevítettünk

27,8 C°/óra sebességgel. Ezek a minták az A csoportba ses tulajdonságai. Nyilvánvaló az is, hogy az eljárást nem csupán a példákban bemutatott módon, hanem számos egyéb, de a találmány kereteibe tartozó módon lehet elvégezni.

tartozó próbadarabok voltak. További próbadarabokat (a B csoportba tartozókat) 982 C°-ra hevítettünk 27,8 C°/óra sebességgel és ezen a hőmérsékleten tartottuk 10 órán át, majd ugyancsak 27,8 C°/óra sebességgel 1180 C°-ra hevítettük őket Ez azt jelentette, hogy a 927 C° és 1038 C° kö- 5 zötti tartományban 4 óra volt a hevítés időtartama (2 óra 927 C°-ról 982 C°-ra és ugyancsak 2 óra 982 C° és 1038 C° között). Közben 10 órán át végeztünk izotermikus izzítást. Összességében tehát 927 C° és 1038 C° között a hevítés során az anyag 14 órát tartózkodott. Ennek megfelelően az 10 átlagos hevítési sebesség

1038-927 -----— =7,9 C°/óra 14 ami a megadott sebességtartományon belül van.

A B csoportba tartozó próbadarabokon tehát a találmány szerint végeztük a végső texturáló hőkezelést

Valamennyi mintán mágneses vizsgálatokat végeztünk, mértük a permeabilitást és a vasveszteségeket. Az A és a 20 B csoportra vonatkozóan átlagos értékeket határoztunk meg.

Az eredményeket az alábbiakban mutatjuk be.

2. táblázat	25
Csoport	Permeabilitás (H/m)	Vasveszteség (\\ kg) ««
A	23524,9-10- ⁷	1,59
B	24014,7-10-⁷	1,68	30

A fenti adatok is jól mutatják a találmány szerinti hévítési ciklus előnyös hatását. Mind a permeabilitás, mind a mágneses vasveszteség értékei kedvezően változtak. A B csoportba tartozó minták átlagos permeabilitása 35

24014,7-rtfo⁷ volt, míg az.A csoportba tartozó mintáké, amelyeket nem a találmány szerint kezeltünk, csupán 23524,9- líf ⁷. Hasonlóképpen kedvező volt a találmány szerint kezelt B csoportba tartozó minták vasvesztesége, csupán 1,68, míg az A csoportba tartozó minták vasveszte- 40 sége 1,59 volt

Az elmondottakból jól látható, hogy a találmány szerinti eljárás segítségével jelentős mértékben javíthatók az elektromágneses, textúráit vasszilícium ötvözetek mágne-

Claims

Szabadalami igénypontok

1. Eljárás elektromágneses textúráit szilíciumacél előállítására, amelynek során 0,02—0,06 súly% karbont, 0,015—0,15 súly% mangánt, 0,005—0,05 súly% ként és/ vagy szelént, 0,0006—0,008 súly%, előnyösen 0,0008 súly% bort, legfeljebb 0,005 súly% antimont, legfeljebb 0,01 súly% nitrogént, legfeljebb 1 súly% rezet, legfeljebb 0,009 súly% alumíniumot és 2,5—4 súly% szilíciumot tartalmazó fémolvadékot készítünk, a fémolvadékból tuskót öntünk, a tuskókat melegen hengereljük, majd hideghengerlést végzünk, ezután az anyagot dekarbonizáljuk és olyan hőálló oxidbevonattal látjuk el, amely adott esetben bórt tartalmaz, majd végső texturáló hőkezelést végzünk legfeljebb 1260 C°-on, azzal jellemezve, hogy a végső texturáló hőkezelést legalább 1093 C°-on végezzük oly módon, hogy először az anyagot 927 C°-ról 1038 C°-ra hevítjük átlagosan legfeljebb 16,7 C°/óra sebességgel, majd 1093 C° fölött legalább 4 órán át hőntartjuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az acélnak 927 és 1038 C° közötti hevítését átlagosan legfeljebb 13,9 C°/óra sebességgel végezzük.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a 927 C° és 1038 C° közötti hőmérsékleten izotermikus izzítást végzünk.
4. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az izotermikus izzítást legalább 6 órán át végezzük.
5. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az izotermikus izzítást legalább 10 órán át végezzük.
6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a legalább 1093 C°-on történő hőntartást legalább 12 órán át végezzük.
7. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a legalább 1093 C°-on történő hőntartást legalább 20 órán át végezzük.