PL109358B1 - Silicon steel for generator plates - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest stal krzemowa przeznaczona na blachy pradnicowe, która to stal po obróbce prózniowej w stanie Cieklym walcuje sie na goraco, poddaje trawieniu, walcuje na zim¬ no, a nastepnie wyzarza sie i poddaje odwegla- niu.Znana jest stal do wytwarzania blachy pradni- fcowej o grubosci 0,35*—1 mm, o stratnosci magne¬ tycznej 1,9—4,0 W/kg, przy dzialaniu przemienne¬ go pola magnetycznego o indukcji magnetycznej 1,0 T i czestotliwosci 50 Hz, o zawartosci krzemu 1,0—2,0% wagowych, poczatkowej zawartosci we¬ gla wiekszej niz 0,015% wagowych i glinu 0,10— 0,50% wagowych. Blache te walcuje sie na goraco lub na zimno i nastepnie wyzarza dla odweglania i rekrystalizacji w piecu przelotowym, komorowym lub piecu kolpakowym.Wada znanej stali jest jej niska wartosc induk¬ cji magnetycznej.W opisie patentowym RFN nr 1931420 zapro¬ ponowano zastosowanie stali, poddawanej obróbce prózniowej w stanie cieklym, zawierajacej wago¬ wo mniej niz 0,015% wagowych wegla, 0,05—0,25% wagowych fosforu, przy czym reszte stanowi ze¬ lazo i nieuniknione zanieczyszczenia. Stal te pod¬ daje sie walcowaniu na goraco, trawieniu, walco¬ waniu na zimno i nastepnie odwegla sie do za¬ wartosci wegla mniejszej niz 0,010% wagowych, w 15 2# 25 30 piecu przelotowym, w temperaturze" 750^11óód, W ciagu 2—7 minut. W ten sposób uzyskuje sie bla¬ che pradnicowa o stratnosci magnetycznej 2,5—4,0 W/kg w przemiennym polu magnetycznym o in¬ dukcji magnetycznej 1,0 T i czestotliwosci 50 Hz.Dla takiej blachy pradnicowej indukcja magne¬ tyczna wzrosla co najmniej o 0,5—1,0 T przy na¬ tezeniu przemiennego pola magnetycznego 0,05— 3,00 A/m i czestotliwosci 50 Hz. Zamiast stosowa¬ nia pieca przelotowego mozna znanym sposobem wyzarzac stal w zamknietym piecu nieprzeloto¬ wym w temperaturze 650—950°C, w ciagu 30 mi¬ nut — 24 godzin, uzyskujac zawartosc wegla mniejsza niz 0,01% wagowych.Z opisu patentowego RFN nr 1 758 312 znane jest zastosowanie do omawianego celu stali o zawarto¬ sci wegla mniejszej niz 0,03% wagowych, azotu — mniejszej niz 0,007% wagowych, manganu — mniejszej niz 0,35% wagowych, fosforu mniejszej niz 0,025% wagowych, siarki do 0,020% wagowych i glinu do 0,3% wagowych, przy czym reszte sta¬ nowi zelazo oraz nieuniknione zanieczyszczenia, z dodatkiem tytanu i/lub niobu, zgodnie z ponizszy¬ mi wzorami % Ti ^ 3.% (C + N); % Nb ^ 6.% (C + N). Przy stalach odlewanych w stanie nie- uspokojonym stosuje sie podwyzszenie zawartosci tytanu ponad ilosc tytanu przeznaczonego do wia¬ zania zawartosci tlenu. Tak wytwarza sie blachy odporne na starzenie. Czesci wytwarzane z nich, 109 358S lód 358 korzystnie tloczone, sa nastepnie poddawane w krótkim czasie wytwarzaniu koncowemu w piecu przelotowym, a nastepnie szybkiemu chlodzeniu....•., Aby wykorzystac zgniot mozliwy do uzyskania w nowoczesnych zespolach walcowniczych, dla u- zyskania korzystnej wartosci stratnosci po 60% walcowaniu na zimno, nalezy przeprowadzac wy¬ zarzaniejniedzyoperacyjne i dalsze krytyczne 10— —25% walcowane na zimno, z wyzarzaniem kon¬ cowym.. W publikacji H. Rachmantio, Uniwersytet Tech¬ niczny w Berlinie 1967 rok przedstawiono wyni¬ ki badania stali miekkich o zawartosci cyrkonu 0.01—0.23*/#. Stwierdzono znaczne zwiekszenie na¬ tezenia koercyjnego, jak równiez i stratnosci po wyzarzaniu rekrystalizujacym w temperaturze 800—1200°C.Stal krzemowa przeznaczona na blachy pradni- cowe zawierajaca wagowo 0,004—0,05% wegla, 0,10—4,0% krzemu, mniej niz 0,45% manganu, mniej niz 0,60% aluminium, 0,030—0,250% fosforu, przy czym reszte stanowi zelazo i nieuniknione w 15 20 zanieczyszczenia, wedlug wynalazku charakteryzu¬ je sie tym, ze zawiera 0,02—0,2% wagowych cyr¬ konu.Zalety blachy pradnicowej ze stali krzemowej wedlug wynalazku polegaja na tym, ze przy ta¬ kich samych zawartosciach krzemu i glinu, jak w znanych blachach pradnicowych, osiaga sie nizsza stratnosc bez zgniotu krytycznego i bez stosowa¬ nia wyzarzania miedzyoperacyjnego. Aby uzyskac blache pradnicowa o takich wlasnosciach, pier¬ wiastek krzem zastepuje sie czesciowo pierwiast¬ kiem cyrkon.Wlasnosci stali wedlug wynalazku wyjasniono blizej w przykladach wykonania.W procesie swiezenia, a wiec z nadmuchiwa¬ niem tlenu na plynny metal, stapiano próbki stali A-G o róznej zawartosci pierwiastków skladowych.Nastepnie próbki stali poddano obróbce1 próznio¬ wej, przy czym do stali B, C, D, F i G wpro¬ wadzono cyrkon. Sklad chemiczny stali po obrób¬ ce prózniowej przedstawia tablica 1.Tablica 1 Zawartosc pierwiastków w procentach wagowych Próbki stali A B ' C D E F G . C 0,010 0,012 0,012 0,017 0,010 0,014 0,018 Si 1,10 1,08 1,10 1,28 2,0 1,94 2,10 Mn 0,25 0,21 0,27 0,25 0,26 0,25 0,24 P 0,065 0,058 0,064 0,140 0,022 0,098 0,092 S 0,020 0,018 0,013 0,019 0,019 0,013 0,017 Al 0,25 0,24 0,20 0,25 0,26 0,22 0,26 Zr _ 0,030 0,050 0,050 — 0,05 0,09 Próbki stali A-G po przetopieniu i walcowaniu na goraco na grubosc 2,0 mm trawiono w 20% kwasie siarkowym w temperaturze 98°C i nastep¬ nie w walcowni z piecioklatkowymi zespolami wal¬ cowniczymi, bez wyzarzania miedzyoperacyjnego walcowano na zimno do wymiarów ostatecznych 1030 X 0,50 mm. Walcowane na zimno tasmy wy¬ zarzano, przy czym podczas tego procesu nastepo¬ walo odweglanie i rekrystalizacja, a proces odby¬ wal- sie w piecu przelotowym, w atmosferze za¬ wierajacej 8% H2 i w uzupelnieniu azot, w tem¬ peraturze 900°C ewentualnie 1050°C, a czas prze¬ bywania stali w piecu wynosil 2, 3, 4 i 5 mi-- nut; : P& wyzarzeniu próbek stali A-G podluznych i poprzecznych, o. grubosci 0,50 mm, przy róznych czasach przebywania próbek w piecu przelotowym, zmierzono zawartosc wegla w próbkach oraz strat¬ nosc materialu, przy magnesowaniu w polu mag¬ netycznym "o indukcji magnetycznej 1,0 T i cze¬ stotliwosci 50 Hz. Wyniki pomiarów przedstawio¬ no w tablicach 2 i 3. 90 Tablica 2 Zawartosc wegla [%] Próbki stali ' 1 A B C D E F G Czas przebywania próbek w piecu przy temperaturze 900°C £min] 2 Illllll 3 iiiiiii 4 Illllll 5 Illllll Z tablicy tej wynika, ze przy wyjsciowej zH wartosci wegla mniejszej nóz 0,015%, przy templt* raturze zarzenia 900°C i przy czasie praebywaniA próbki w piecu dluzszym od 3 minut, osiaga sie zawartosc wegla 0,005% i mniej.Tablica 3 Stratnosc [W/kg] 1 Próbki stali 1 A B C D E F G Czas przebywania próbek w piecu przy temperaturze 900°C {min] 2 2,75 2,2 2,2 2,5 2,0 2,0 3 2,6 2,3 1,15 2,1 2,4 2,0 2,0 4 2,5 2,3 2,0 2,0 2,4 1,85 1,9 5 1 2.5 2,25 2,0 2,0 2,5 1,8 1,85 , Po wyzarzaniu próbek A-G o grubosci 0,50 mm w temperaturze 1050°C zmierzono srednie war¬ tosci stratnosci jako srednie dla próbek poprzecz¬ nych i podluznych, przy magnesowaniu w polu magnetycznym o indukcji magnetycznej 1,0 Tesli, przy czestotliwosci 50 Hz. Wyniki przedstawiono w tablicy 4.Tablica 4 Stratnosc [W/kg] 1 Próbki stali 1 A B C D E F G Czas przebywania próbek w piecu przy temperaturze 1050°C [min] | 2 | 3 2,2 2,15 2,0 2,0 1,9 1,55 1,65 2,2 2,1 1.9 1,9 1,9 1,5 1,6 4 | 5 2,2 2,1 1,8 1,8 1,9 1,45 1,6 2,2 2,1 1,8 1,8 1,8 1,45 1,5 Wyniki pomiarów przedstawione w tablicach 3 . i 4 wykazuja wyraznie róznice miedzy próbka¬ mi stali A i F bez cyrkonu, w porównaniu z prób¬ kami stali B-D i F-G, do których zgodnie z wy¬ nalazkiem wprowadzono cyrkon.W temperaturze wyzarzania 900°C próbki stali C i D o zawartosci cyrkonu 0,05% wagowych ma¬ ja w stosunku do próbki stali A bez zawartosci cyrkonu o 0,55 W/kg nizsze wartosci stratnosci juz po 2 minutach obróbki cieplnej. Dla próbek stali S58 6 F i G w tej temperaturze i równiez po Z minu¬ tach obróbki, wartosc stratnosci jest mniejsza o 0,5 W/kg, niz w przypadku próbki stali E bez cyrkonu. W podobnym zakresie wielkosci miesz- 5 cza sie wartosci stratnosci takze przy dluzszych czasach obróbki. Równiez w temperaturze 1050°C stratnosc stali uzyskanych sposobem wedlug wy¬ nalazku dla próbek B-D i F, G sa nizsze w po¬ równaniu do próbek stali A, C i D, po 3 mihu- lt tach obróbki wynosi 0,3 W/kg, a po 4 minutach 0,4 W/kg. Wartosci stratnosci dla próbek stali F i G po 2 minutach sa mniejsze o 0,35 ewentual¬ nie o 0,25 W/kg, po trzech minutach o 0,4 ewen¬ tualnie 0,3 W/kg i po 4 minutach 0,45 ewentual- 13 nie 0,3 W/kg w porównaniu do wartosci dla prób¬ ki stali E.W tablicy 5 podano wyniki pomiarów nateze¬ nia koercyjnego dla niektórych próbek stali, z cze¬ go wynika, ze natezenie koercyjne maleje wraz 20 ze wzrostem zawartosci cyrkonu, co jest korzyst¬ ne dla tego rodzaju blachy. Natezenie pola mag¬ netycznego koercji mierzono w A/m.Tablica 5 Natezenie koercyjne( ) m 1 Próbki stali 1 1 E F G Czas przebywania próbek w piecu przy temperaturze 900°C Imin] 2 113,60 91,20 81,60 3 •** ¦i-ii Sa to próbki odpowiadajace próbkom stali We¬ dlug tablicy 3.Zastrzezenie patentowe Stal krzemowa przeznaczona na blachy pradni- cowe, zawierajaca wagowo 0,004—0,05% wegla, 0,10—4,0% krzemu, mniej niz 0,45% manganu, mniej niz 0,60% aluminium, 0,030—0,250% fosforu, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, zna¬ mienna tym, ze zawiera 0,02—0,2% wagowych cyr¬ konu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Stal krzemowa przeznaczona na blachy pradni- cowe, zawierajaca wagowo 0,004—0,05% wegla, 0,10—4,0% krzemu, mniej niz 0,45% manganu, mniej niz 0,60% aluminium, 0,030—0,250% fosforu, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, zna¬ mienna tym, ze zawiera 0,02—0,2% wagowych cyr¬ konu. PL