HU180123B

HU180123B - Method for making electromagnetic silicon steel with texture

Info

Publication number: HU180123B
Application number: HU8080396A
Authority: HU
Inventors: Amitava Datta
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1983-02-28
Also published as: RO79061B; IT8047880A0; ATA76580A; GB2046787B; IT1164851B; AU5548980A; AU529539B2; RO79061A; FR2451946A1; US4213804A; BE881666A; JPS55161025A; ES8103187A1; BR8000893A; SE8001187L; PL222467A1; GB2046787A; CS212707B2; PL120595B1; ES489688A0

Description

(54)

Eljárás textúráit elektromágneses szilíciumacél előállítására

A találmány tárgya eljárás elektromágneses textúráit sziliciumacél előállítására.

Textúráit sziliciumacélok mágneses tulajdonságainak javítására számos eljárás ismert. A 4,054.471 sz. USA szabadalmi leírás például bórral adalékolt sziliciumacél mágneses tulajdonságainak javítását ismerteti. Eszerint a hidegen kész méretre hengerelt acélt 845 és 1095 C° között normalizáló hőkezelésnek kell alávetni. Ennek eredményeképpen az acél permeabilátása 10 oersted mellett legalább 1870 G/Oe. Az anyag vasvesztesége a hőkezelés után nem haladja meg a 0,7 watt/pound értéket 17 kilogausg és 60 Hz mellett. Az eljárás szerint adott esetben további hőkezelést lehet végezni 760 és 845 0° között, hogy a dekarbonizáció mértékét tovább fokozzuk.

A jelen találmánnyal az ismertetett eljárás továbbfejlesztése a célunk és olyan megoldás kidolgozása, amely a korábbiak·¹· nál alkalmasabbá teszi a terméket a dekarbonizálás elvégzésére.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a textúráit elektromágneses sziliciumacél gyártása során, amikor 0,02 - 0,06 karbont, 0,0006 - 0,008 s% bőrt, legfeljebb 0,01 s% nitrogént és 2,5 - 4 s% szilíciumot tartalmazó olvadékot készítünk es ebből tuskókat öntünk, a tuskókat melegen hengereljük, majd a meleghengerlés után egy vagy több lépésben hideghengerlést végzünk, legfeljebb 0,5 mm vastagságig, ahol több hideghengerlési lépés esetén a hídeghengerlések között közbülső normalizálásokat végzünk, végül pedig a hidegen hengerelt acélt 845 és 1095 C° közötti hőmérsékleten hidrogént tartalmazó atmoszférában hőkezeljük és utána ugyancsak hidrogént tartalmazó atmoszférában 704 es 843 C° között végzünk hőkezelést, az anyagot hőálló oxidbevonattal látjuk el és végső texturáló hőkezelést végzünk, megoldásunk értelmében a 843 és 1093 C -on végzett hőkezelés, valamint a 704 és 843 0° között végzett hőkezelés között legalább 0,02 /u vastagsága réteget távolitank el a féltermék mindkét oldaláról.

Találmányunk alapja az a felismerés, hogy ha a két említett hőkezelés között legalább 0,02/u vastagságú réteget eltávolítunk a féltermék mindkét oldaláról, az anyag sokkal hatékonyabban dekarbonizálható és a korábbiaknál lényegesen alkalmasabb jó minőségű bevonatréteg felhordására.

Az eljárás foganatosítása során a 843 és 1093 0° között végzett normalizáló hőkezelés alatt keletkező oxidréteg egy részét vagy célszerűen az egész réteget eltávoliüjuk az anyag felületéről. Vizsgálataink ugyanis azt mutatták, hogy ez a réteg akadályozza mind a dekarbonizáció lefolyását, mind a bevonatréteg felhordását.

Ismeretes, hogy az ilyen tipusu textúráit acélok igen jó minőségű bevonatréteg^el történő ellátása rendkívül fontos, minthogy ennek segitsegével hozzák létre a termékben a kívánt feszültségeket. A bórral adalékolt textúráit sziliciumacélokat általában a végső texturáló hőkezelés után ilyen bevonatréteggel látják el. Ez előtt azonban az acélokat legalább 0,05 s% karbontartalom eléréséig kell dekarbonizálni, minthogy a karbon a mágneses tulajdonságokat rontja.

A találmány szerinti eljárás foganatosítása során nincs akadálya annak sem, hogy a meleghengerlés közben hőkezelést végezzünk. Ami a hideghengerlést illeti, előnyös a találmány szerint az anyagot közbülső izzitás nélkül, közvetlenül legalább 0,5 mm vastagságig hengerelni a szokásos 1,3 - 3 mm-es melegen hengerelt vastagságról.

A találmány szerinti eljárás különösen jól alkalmazható olyan anyagok esetében, amelyeket 0,02 - 0.06 s% karbont, 0,015 - 0,15 s% mangánt, 0,005 - 0,05 s% kent vagy szelént, 0,0006 - 0,008 s% bort, legfeljebb 0,01 s% nitrogént, 2,5 -4s% szilíciumot, legfeljebb 1 s% rezet és legfeljebb 0,009 s% alumíniumot tartalmazó vasolvadékból öntöttünk. Általában célszerű az olvadék bórtartalmát 0,0008 s% fölött tartani.

Az alkalmazott oxidbevonat általában legalább 50 % magnéziumoxidot tartalmaz. Ha az anyagot a találmány szerint gyártjuk, a bevonattal ellátott termék permeabilitása 10 oerstednél legalább 1870 G/Oe, vasvesztesége pedig nem haladja meg á 0,7 watt/pound értéket 17 kilogausa és 60 Hz mellett.

A sziliciumacélt - mint mondottuk - 843 és 1093 C° közötti hőmérsékleten normalizálják. hogy a hidegen hengerelt acélban rekrisztallizáció játszódjék le és ugyanakkor némi dekarbonizáció is elvégezhető legyen. Annak érdekében, hogy további dekarbonizálást lehessen elérni, hőkezelést szokás végezni 704 és 843 C° közötti hőmérsékleten. A dekarbonizáció ugyanis általában 843 0° hőmérséklet alatt hatékony.

Mindkét hőkezelést többnyire hidrogént tartalmazó közegben végzik. A hidrogént tartalmazó közeg lehet tiszta hidrogén vagy például hidrogén és nitrogén keveréke. Jól alkalmazható a hőkezelések során 80 % nitrogént és 20 % hidrogént tartalmazó gázkeverék. A hőkezeléshez alkalmazott atmoszférában a ^PH-0^/PHo _ 2 2 arány a 843 és 1093 C között végzett hőkezeléskor általában 0,001 és 1,5 között van. A gyakorlatban az esetek többségében ez az arány a 0,01 és.0,8 értékek közé esik.

-2180123

A hőkezelések időtartama általában legalább 5 másodperc és többnyire 10 másodperc és 10 perc között van.

A 704 és 843 C° között végzett hőkezelés során a hidrogént tartalmazó közegben a P_H θ/Ρ^ arány általában 0,01 és

2

1,5 között van, a gyakorlatban többnyire belül van a 0,02-0,8 tartományon. A hőkezelés ideje legalább 50 másodperc, előnyösen legalább 60 másodperc.

A 843 - 1095 0° között végzett hőkezelés előnyös hőmérséklettartománya 871 - 1038 0 . A 704 és 843 között végzett hőkezelés előnyös hőmérséklettartománya 760 - 816 C°.

A 843 és 1095 C° között végzett hőkezelés során többnyire nehezen áthatolható oxidréteg alakul ki az anyag felületén. Ezért távolitjuk el a termék mindkét oldaláról a legalább 0,02 /u vastagságú réteget ezután a hőkezelés után', illetve a másik, 704 és 845 C° között végzett hőkezelés előtt.

Vizsgálataink egyértelműen azt mutatták, hogy ez az oxidréteg akadályozza a bevonatréteg megkötését és a dekarbonizációt is. Jóllehet úgy tűnik, hogy már 0,02 vastagságú réteg eltávolítása is igen előnyös hatással jár, a gyakorlatban többnyire legalább 0,5 /u vastagságú réteget távolítunk el a termék mindkét felületéről. Általában az eltávolított réteg vastagsága meghaladja a 2/u-t is.

Az oxidréteg eltávolítását tetszőlegesen lehet mechanikus vagy vegyi utón végezni.

Megjegyezzük, hogy a dekarbonizált acél karbontartalmának mindenkeppen 0,005 s% alatt kell lennie.

A továbbiakban a találmányt részletesen kiviteli példák segítségével ismertetjük.

Sziliciumacélból A és B jelű adagot készítettünk. Az A és B jelű fémolvadékból 2-2 tüsköt öntöttünk, igy összesen négy mintát /A-^, Ag, B^ és B2/ nyertünk. A tuskók szokásos módon történő megmunkálása után'Goss-texturával ellátott szilíciumacél szalagot gyártottunk. Ezen végeztük a továbbiakban a vizsgálatokat*

Az 1. Táblázatban az A és B jelű fémolvadék összetételét mutatjuk be. Az A jelű olvadékból készítettük az és A£ mintákat, a B jelű olvadékból pedig a és B£ mintákat.

I. Táblázat

Adag összetétel /a%/

0	Mn	3	B	N	Si	Cu	A1	Fe
A 0,052	0,055	0,020	0,0012	0,0042	5,15	0,35	0,003	R
B 0,028	0,035	0,020	0,0011	0,0045	3,14	0,35	0,003	R

A minták megmunkálását a tuskók néhány órán át történő izzitásával kezdtük, majd meleghengerlést végeztünk 2 mm-es lemezvastagságig. A lemezt ezután normalizáltuk, majd hideghengerlés következett körülbelül 0,3 mm-es késziüéretre. A szalagot ezután 982 0°-on hőkezeltük mintegy 2,5 percig. A hőkezelést 80 % nitrogént és 20 % hidrogént tartalmazó atmoszférában végeztük, ahol a P_H θ/Ρ_Η arány 0,35 volt.

-3180123 • A második hőkezelést 802 0°-on végeztük ugyancsak 2,3 percig. Az alkalmazott közeg is 80 % nitrogént és 20 % hidrogént tartalmazó gázkeverék volt, ahol a q/Pjj arány 0,35 volt.

Az anyagot ezután hőálló oxidbevonattal láttuk el és végső texturáló hőkezelést végeztünk hidrogénben 1177 C-on.

Az A₂ és B₂ jelű mintákat a 982 C°-on végzett hőkezelés után, illetve a 802 C°-on végzett hőkezelés előtt 10 % salétromsavat és 2 % hidrogéntluoritet tartalmazó vizes oldatban marattuk. A maratással körülbelül 2,5/u vastagságú réteget távolítottunk el a szalag mindkét oldaláról.

Az Αχ és Βχ jelű mintákat nem marattuk.

A kész termék karbontartalmát megvizsgáltuk. Az eredményeket a II. Táblázatban mutatjuk be.

II. Táblázat

Minta C-tartalom /s%/

0,0099

0,0013

0,0085

0,0021

A táblázatból jól látható, hogy azok a minták, amelyeket a találmány szerint marattunk, lényegesen nagyobb mértékben dekarbonizálódtak. Az A₂ és B₂ jelű minták karbontartalma jóval 0,005 s% alatt volt, mig a nem kezelt A, és Bj jelű minták karbontartalma az előirt értéket jóval meghaladta.

Megmértük valamennyi minta mágneses permeabilitását is. A permeabilitás értéke 10 oerstednél valamennyi mintánál nagyobb' volt 1870 G/Oe értéknél, a vasveszteség pedig nem haladta meg a 0,7 watt/pound értéket 17 kilogauss és 60 Hz mellett. A találmány szerint kezelt minták mágneses tulajdonságai tehát semmiben sem különböznek a hagyományos módon előállított anyagétól ugyanakkor azonban a dekarbonizációt jelentős mértékben elősegítik és lehetővé teszik ugyanakkor az igen jó minőségű bevonatréteg kialakítását.

Jóllehet a bemutatott példákban a minták felületéről körülbelül 2,5 /u vastagságú réteget távolítottunk el, a találmány szerinti eljárás nem csupán ebben az esetben hatékony. További vizsgálataink során különböző vastagságú rétegek eltávolítása után is azt tapasztaltuk, hogy hasonló eredményt lehetett elérni. A kísérletek során volt olyan munkadarab, amelynek felületéről 0,1 /u vastagságú réteget távolítottunk el és igy tapasztalható volt a kedvező hatás. Az elvégzett vizsgálatok. valamint a felületi réteg szerkezetének tanulmányozása egyértelműen arra utalt, hogy 0,1 ^u-nál kisebb vastagságú réteg eltávolítása is biztosítja a kívánt hatást. Elméletileg tehát, mint már említettük, 0,02 vastagságú réteg eltávolítása is elegendő, a gyakorlatban azonban célszerű legalább 0,5/u vastagságú réteget eltávolítani. Jóllehet mindezeket a lehetőségeket a leírásban külön példával nem illusztráltuk, nyilvánvaló, hogy ezekre a \eírtak éppúgy vonatkoznak, mint a bemutatott példákra.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás textúráit elektromágneses sziliciumacél előállítására, amelynek során 0,02 - 0,06 s% karbont, 0,0006 0,008 s% bért, legfeljebb 0,01 s% nitrogént és 2,5 - 4 s% szilíciumot tartalmazó olvadékot készítünk és ebből tuskókat öntünk, a tuskókat melegen hengereljük, majd a meleghengerlés utáh egy vagy több lépésben hideghengerlest végzünk, legfeljebb 0,5 mm vastagságig, ahol több hiaeghengerlési lépés esetén a hídeghengerlések között közbülső normalizálásokat végzünk, végül pedig a hidegen hengerelt acélt 853 és 1093 C° közötti hőmérsékleten hidrogént tartalmazó atmoszférában hőkezeljük és _ utána ugyancsak hidrogént tartalmazó atmoszférában 704 - 843 0° között végzünk dekarbonizáló hőkezelést, amivel az acél karbontartalmát 0,005 8/5 alá csökkentjük, ezután az anyagot hőálló oxidbevonatta1 látjuk el és végső texturáló hőkezelést végzünk, azzal jellemezve, hogy a 843 és 1093 C-on végzett rekrisztallizáló hőkezelés, valamint a 704 és 843 C° között végzett dekarbonizáló hőkezelés között legalább 0,02 zu vastagságú réteget távolitunk el a féltermék mindkét oldaláról.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy legalább 0,5 /7 vastagságú réteget távolitunk el az acél mindkét oldaláról.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a réteg eltávolítását mechanikus utón végezzük.
4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a réteg eltávolítását kémiai utón végezzük.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy legalább 2 /\x vastagságú réteget távolitunk el az acél mindkét oldaláról.
6. Az 1-5· igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a hideghengerlés utáni első hőkezelést 871 és 1038 C° közötti hőmérsékleten végezzük*
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a dekarbonizáló hőkezelést 760 és 816 C° közötti hőmérsékleten végezzük.