PL118636B1 - Method of manufacture of silicon steel of goss texture - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali krzemowej o teksturze Gossa.Stale krzemowe stosowane w elektrotechnice zawieraja wagowo od 2,2% do 4,5% krzemu, domieszki innych pierwiastków oraz bardzo niewielkie ilosci wegla. 70% krysztalów ma strukture (110) [001] opisana wskaznikami Millera, zwana tekstura Gossa.Arkusze stali o teksturze Gossa wykonuje sie w procesie obejmujacym zespól operacji walcowania na goraco, obróbki cieplnej, walcowania na zimno, obróbki cieplnej, ponownego walcowania na zimno oraz odweglania na drodze obróbki cieplnej, odsiarczania i wyzarzania rekrystalizujacego. Wlewki walcuje sie na goraco na tasme lub arkusze o grubosci ponizej 3,81 mm. Tasma jest poddawana nastepnie walcowaniu na zimno, z wyzarzaniem pomiedzy kolejnymi przejsciami procesu walcowania, dajac gotowy wyrób o grubosci zmniejszonej o okolo 30%, który w procesie wyzarzania uzyskuje teksture Gossa.W stalach krzemowych z domieszkami boru i azotu sterowanie iloscia tych domieszek powoduje ograniczenie rozrostu ziaren i rekrystalizacje wtórna do struktury (110) [001]. Ograniczenie rozrostu ziaren zapewnia równiez siarka lecz czesc siarkijest zwiazana z pierwiastkami latwo tworzacymi siarczki, takimijak mangan, tworzac zanieczyszczenia nie dajace sie usunac ze stali. Tak wiec calkowita zawartosc siarki jest wieksza niz ilosc zapewniajaca ochrone przed rozrostem ziaren.Ponadto duza zawartosc siarki i niewielkie domieszki boru wywoluja kruchosc spoin stali krzemowych.Z powodu kruchosci spoin nie jest mozliwe zespawanie dwóch tasm walcowanych na goraco, przeznaczo¬ nych do walcowania na zimno. Natomiast zmniejszenie zawartosci siarki powoduje pogorszenie wlasciwosci magnetycznych. Majac do wyboru dwie mozliwosci na ogól wybiera sie dobra spawalnosc stali.Znany jest sposób wytwarzania stali krzemowej, w którym wytapia sie stal krzemowa zawierajaca wagowo od 2,2% do 4,5% krzemu, od 0,0003% do 0,0035% boru, od 0,0030% do 0,0075% azotu, w proporcji doboru od 1 do 15czesci najedna czesc boru,od 0,02% do 0,05% manganu,od 0,003% do 0,025% siarki oraz zelazo, odlewa sie stal, walcuje sie stal na goraco na tasme, nastepnie walcuje sie tasme na zimno na ostateczna grubosc, poddaje sie stal odweglaniu oraz prowadzi sie ostateczne wyzarzanie rekrystalizujace nadajace stali teksture Gossa o postaci (110) [001] opisanej wskaznikami Millera.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku do wytopu stali wprowadza sie od 0,01% do 0,10% cyny lub antymonu.Arkusz ze stali krzemowej otrzymany sposobem wedlug wynalazku zawiera wagowo od 2,2% do 4,5% krzemu, od 0,0003% do 0,0035% boru, od 0,0030% do 0,0075% azotu, w proporcji do boru od 1 do 15czesci na jedna czesc boru, od 0,02% do 0,05% manganu, od 0,005% do 0,0025% siarki oraz 0,010% do 0,10% cyny lub antymonu oraz reszte zelaza.2 118636 Rozwiazanie wedlug wynalazku opiera sie na stwierdzeniu, ze w wytopach stali krzemowej o okreslonym skladzie, zawierajacych bor i azot, domieszka cyny lub antymonu ma podobne dzialanie ograniczajace rozrost ziaren jak zwiekszona zawartosc siarki. Jednoczesnie dodanie cyny nie zwieksza kruchosci przy spawaniu, a wlasciwosci magnetyczne stali sa lepsze niz w przypadku stali bez domieszek cyny lub antymonu lecz zawierajacej zwiekszona ilosc siarki. Tak wiec dodajac cyne lub antymon uzyskuje sie doskonale wlasciwosci magnetyczne, jak w stalach o podwyzszonej zawartosci siarki oraz pozadana spawalnoscjak w stalach o obnizonej zawartosci siarki.Korzystnie, doskonale wlasciwosci magnetyczne oraz dobra spawalnosc uzyskuje sie przez dodanie 0,10% cyny lub antymonu do stopów zawierajacych 0,010% siarki, przy czym ilosc cyny lub antymonu jest tym wieksza im nizsza jest zawartosc siarki. Korzystnie do wytopu wprowadza sie okolo 0,025% manganu, okolo 0,012%, siarki oraz od 0,010% do 0,030% cyny. Korzystnie do wytopu wprowadza sie od 0,02% do 0,03% 'manganu, od 0,009% siarki oraz od 0,020% do 0,030% cyny. W rozwiazaniu alternatywnym do wytopu wprowadza sie od 0,030% do 0,040% manganu, od 0,013% do 0,019% siarki oraz od 0,020% do 0,050% cyny. Korzystnie do wytopu dodaje sie od 0,0030% do 0,0100% antymonu oraz od 0,0030% do 0,0100% azotu, w proporcji od 1 do 15 czesci azotu na jedna czesc boru.Dodatek manganu wynosi okolo 0,024% przy zawartosci siarki do 0,006% oraz antymonu powyzej 0,04%. Natomiast przy zawartosci siarki od 0,011% i zawartosci antymonu powyzej 0,04% dodatek manganu wynosi okolo 0,034%. Stwierdzono równiez, ze wlasciwosci magnetyczne stali krzemowej ulegaja dalszej poprawie przez nalozenie elektroizolacyjnej powloki zawierajacej bor na arkusz stali krzemowej walcowany na zimno, przez ostateczna obróbke cieplna arkusza.Korzystnie do powloki dodaje sie powyzej 0,0012% boru a zwlaszcza od 0,0012% do 0,0060% boru w stosunku do wagi arkusza. Przed nalozeniem elektroizolacyjnej powloki, do wytopu wprowadza sie okolo 0,013% siarki i okolo 0,02% cyny albo okolo 0,024% manganu, okolo 0,008% siarki i okolo 0,097% cyny.Stwierdzono równiez, ze poczatkowa temperatura operacji walcowania na goraco ma istotny wplyw na przenikalnosc magnetyczna stali krzemowych z domieszka cyny lub antymonu. Arkusze stali walcowane na goraco w temperaturze od 1200°C do 1300°C wykazywaly wyzsza przenikalnosc magnetyczna niz arkusze walcowane na goraco w temperaturze od 1100°C do 1150°C.Arkusz ze stali krzemowej uzyskuje sie z wytopu zawierajacego od 2,2% do 4,5% krzemu, od okolo 0,0003% od 0,0035% boru, od 0,0030% do 0,0100% azotu, w proporcji do boru od 1 do 15 czesci na jedna czesc boru, od 0,02% do 0,05% manganu, z domieszka siarki oraz cyny lub antymonu podana powyzej.Reszte wytopu stanowi zelazo z przypadkowymi zanieczyszczeniami. Wytop zostaje odlany a nastepnie poddany walcowaniu na goraco. Po wyzarzaniu goracy arkusz jest poddawany walcowaniu na zimno, korzystnie z wyzarzaniem pomiedzy kolejnymi przejsciami, na ostateczna grubosc, a nastepnie arkusz zostaje poddawany odweglaniu.Powstaly arkusz o drobnych ziarnach, powstalych na skutek rekrystalizacji pierwotnej, pokrywa sie powloka z tlenku magnezowego, przed ostatecznym wyzarzaniem, nadajacym stali strukture Gossa.Korzystnie stosuje sie powlekanie elektrolityczne opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 054 732. Na arkusz naklada siejednorodna powloke Mg(OH) 2o grubosci 0,127 mm. Korzystnie do powloki wprowadza sie bor przez zanurzenie arkusza w wodnym roztworze kwasu ortoborowego.Ostatnia operacje sposobu wedlug wynalazku jest podgrzewanie powleczonego arkusza w atmosferze wodoru w celu wywolania wtórnego rozrostu ziaren, który zaczyna sie w temperaturze okolo 950°C. W miare podnoszenia temperatury z szybkoscia okolo 50°C na godzine do 1000°C, nastepuje proces rekrystalizacji, a nagrzewanie prowadzi sie do temperatury 1175°C, aby zapewnic calkowite usuniecie pozostalosci wegla, siarki i azotu.Przedmiot wynalazku zostal opisany w nastepujacych przykladach.Przyklad I. Cztery laboratoryjne próbki stopiono w piecu indukcyjnym pod powloka argonu. Próbki zawieraly mieszanine zelaza elektrolitycznego oraz 98% zelazokrzemu. Sklad próbek obejmowal 3,1% krzemu, 0,025% manganu, 0,012% siarki, od 0,0005% do 0,0010% boru, od 0,0045% do 0,0075% azotu, 0,10% miedzi oraz 0,035% chromu. Do poszczególnych próbek dodano cyne w ilosci od 0,002% do 0,045%.Sklad próbek po analizie przedstawia tablica 1.Tablica 1 Próbka 1 2 3 4 % Mn . 0,025 0,024 0,026 0,025 %S 0,012 0,012 0,012 0,011 Mn/S 2,0 2,0 2,1 2,3 %Sn 0,002 0,010 0,020 0,045 %N 0,0069 0,0074 0,0046 0,049118 636 3 Paski o grubosci 44,45 mm zostaly wyciete z wlewków uzyskanych po odlaniu próbek. Paski zostaly poddane walcowaniu na goraco od 1250°C, w szesciu przejsciach na grubosc rzedu 2,286mm.Po wytrawieniu paski poddano obróbce cieplnej w temperaturze 950°C, przy czym czas wygrzewania w temperaturze od 930°C do 950°C wynosil okolo 3 minut. Gorace paski poddano walcowaniu na zimno bezposrednio na ostateczna grubosc rzedu 27mm. Paski materialu walcowanego na zimno odweglano do zawartosci wegla ponizej 0,006% przez wygrzewanie w ciagu 120 sekund w temperaturze 800°C w wodorze o temperaturze rosy równej 20°C przy zawartosci cyny równej 0,10% poziom wegla po obróbce cieplnej odweglajacej wynosi okolo 0,010%. Powoduje to zwiekszenie stratnosci rdzenia lecz nie wplywa na przenikal- nosc magnetyczna. Nizsza zawartosc wegla oraz mniejsza stratnosc rdzenia mozna uzyskac przez zastosowa¬ nie atmosfery wyzarzajacej o wyzszej temperaturze rosy. Paski po odwegleniu pokryto mleczkiem tlenku magnezowego nakladajac okolo 40 mg mleczka na pasek. Do powlok niektórych pasków dodano boru przez zanurzenie pasków w 0,3% roztworze kwasu ortoborowego. Do powloki przenika taka ilosc boru, ze zawartosc boru w calym pasku wzrasta o 0,0012%. Powleczone paski poddano ostatecznemu wyzarzaniu obejmujacemu nagrzewanie z szybkoscia 40°C na godzine od 800°C do 1175°C w suchym wodorze i wygrzewaniu w tej temperaturze przez 3 godziny.Wplyw zawartosci cyny na przenikalnosc magnetyczna oraz stratnosc rdzenia przy 1,7T dla 60 Hz pokazuje fig. 1 stanowiaca wykres przenikalnosci magnetcznej przy 800 A/m w funkcji procentowej zawar¬ tosci cyny w wytopie. Krzywa A reprezentuje próbki pokryte powloka zawierajaca bor, natomiast krzywa B reprezentuje próbki pokryte powloka bez boru. Na krzywych oznaczono stratnosc w miliwatach na funt oraz w watach na kilogram. Z krzywych wynika, ze domieszka 0,010% cyny, zwlaszcza z domieszka boru w powloce powierzchniowej, w znacznym stopniu polepsza wlasciwosci magnetyczne. Optymalna zawartosc cyny wynosi 0,020%.Przykladu. Podobnie jak w przykladzie I dwie próbki stopiono w piecu indukcyjnym pod pokrywa argonu, stosujac zelazo elektrolityczne i 98% zelazokrzemu, przy czym obie próbki zawieraly 3,1% krzemu, 0,0010% boru, od 0,0040% do 0,0050% azotu oraz pozostale skladniki, jak to przedstawiono w tablicy 2.Próbka 5 6 Tablica 2 %Mn %S %C 0,028 0,013 0,036 0,026 0,013 0,035 %Sn <0,002 0,02 Obróbka próbek byla identyczna jak w przykladzie I, poza tym, ze walcowanie na goraco przeprowa¬ dzono w pieciu róznych temperaturach a zawartosc boru w powlokach ulegla zwiekszeniu i odpowiadala zawartosci 0,0015% boru w tasmie wykonanej z zelazokrzemu. Wartosc przenikalnosci magnetyczej dla próbek 5i 6 przedstawiono na fig. 2przy ostatecznym wyzarzaniu bez dodania boru do powloki, a na fig. 3po dodaniu boru do powloki. Stratnosc w milimetrach na funt oraz w watach na kilogramach podano w odpowiednich punktach.Porównanie wlasciwosci magnetycznych a zwlaszcza przenikalnosci na fig. 2 i 3 wykazuje wyzszosc próbek zawierajacych cyne. Nawet bez dodania boru do powloki przenikalnosc jest wyzsza niz 2387,6- 10"6H/m lub bliska tej wartosci, przy walcowaniu na goraco w temperaturach 1200°C i 1250°C, natomiast po dodaniu boru do powloki przenikalnosc magnetyczna przewyzsza 2387,6* 10~*H/m, przy walcowaniu we wszystkich podanych temperaturach poza temperatura najnizsza.Przyklad III. Podobnie jak w przykladzie I i II przygotowano siedem próbek zawierajacych 3,1% krzemu, 0,1% miedzi, 0,03% chromu oraz pozostale skladniki przedstawione w tablicy 3.Próbka 7 8 9 10 11 12 13 %Mn 0,028 0,026 0,025 0,025 0,025 0,027 0,024 %S 0,013 0,013 0,014 0.009 0,009 0,010 0,008 Tablica %C 0,036 0,035 0,034 0,035 0,035 0,035 0,036 3 %B 0,0007 0,0008 0,0006 0,0004 0,0004 0,0005 0,0008 %N 0,0043 0,0038 0,0038 0,0038 0.0038 0,0035 0,0036 %Sn <0,002 0,02 0,047 <0,002 0,023 0,048 0,0974 118 636 Obróbka stali byla identyczna jak w przykladzie I, natomiast piec róznych temperatur walcowania na goraco dobrano wedlug przykladu II. Bor zostal wprowadzony do powlok tlenku magnezowego, podobnie jak w przykladzie II, co zaznaczono w tablicach 4 i 5. Zawartosc boru w powloce kazdej próbki odpowiadala 0,0012% boru w pasku wykonanym z zelazokrzemu. Wlasciwosci magnetyczne pasków wykonanych z zelazokrzemu okreslone w czasie próby, podano w tablicy 4, dla próbek zawierajacych 0,013% siarki oraz w tablicy 5, dla próbek zawierajacych 0,009% siarki.Temperatura walcowania na goraco °C 1100 1150 1200 1250 1300 Tablica 4 Wlasciwosci magnetyczne po ostatecznym wyzarzaniu o zawartosci 0,013 % siarki Próbka 7 MgO A B 2,816 1822 2,800 1867 2,171 2110 1,863 2228 2,356 2081 MgO + B A B 2,679 1906 1,922 2184 1,542 2331 1,537 2338 2,061 2130 Próbka 8 MgO A B 2,736 1921 1,687 2321 1,570 2378 1,555 2401 1,676 2334 MgO + B A B 1,830 2270 1,555 2390 1,537 2416 1,531 2401 1,559 2395 próbek Próbka 9 MgO A Z043 1,733 1,498 1,544 1,614 B 2175 2358 2411 2410 2401 MgO A 1,599 1,584 1,463 1,482 1,513 + B B 2358 2377 2426 2421 2411 A —stratnosc (W/kg przy 1,7 T) B — przenikalnosc magnetyczna (u. 10"* H/m przy 800 A/m) Tablica 5 Wlasciwosci magnetyczne po ostatecznym wyzarzaniu próbek o zawartosci 0,009% siarki Próbka 10 Próbka U Próbka 12 Próbka 13 Temperatura ¦ walcowania MgO MgO + B MgO MgO + B MgO MgO + B MgO MgO + B nagoraco °C ABABABABABABABAB 1100 2,860 1827 2,860 1847 2,860 1860 2,556 2023 2,989 1892 2,134 2136 — — — — 1150 2,860 1840 2,767 1875 2,574 2038 1,632 2316 2,525 2032 1,610 2337 — — — — 1200 2,827 1848 2,763 1902 1,634 2329 1,500 2376 1,845 2229 1,502 2373 1,768 2362 1,707 2424 1250 2,697 1921 2,279 2069 1,551 2371 1,493 2383 1,735 2277 1,491 2393 — — — — 1300 2,842 1892 1,993 2198 2,030 2181 1,617 2336 2,637 1995 1,755 2275 — — — — A — stratnosc (W/kg przy 1,7 T) B — przenikalnosc magnetyczna (u. 10"6 H/m przy 800 A/m) Przyklad IV. Podobnie jak w przykladach I, II i III przygotowano 10 próbek o skladzie: 3,1% krzemu, 0,10% miedzi, Q03% chromu, 0,04% wegla, 0,035% manganu,od 0,0005% do 0,0010% boru orazod 0,0035% do 0,0065% azotu. Do pieciu próbek dodano 0,05% cyny. Sklad próbek oraz wlasciwosci materialu otrzymanego z tych próbek przedstawiono w tablicy 6.Tablica 6 ^^^¦^^^^¦^^^^^ Próbka 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 %Mn 0,034 0,035 0,037 0,038 0,034 0,034 0,035 0,032 0,036 0,035 %S 0,010 0,015 0,016 0,019 0,022 0,010 0,013 0,015 0,017 0,019 %Sn <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,045 0,040 0,046 0,045 0,049 Pekniecie równolegle nie nie nie tak tak nie nie nie nie — Dosc pekniec poprzecznych/metr 0 16 64 173 192 4 37 65 75113 636 5 Z tablicy wynika, ze w miare wzrostu zawartosci siarki ilosc pekniec w spoinie zwieksza sie, a przy zawartosci siarki od 0,019% powstaja równiez pekniecia równolegle do osi wzdluznej spoiny. Tak wiec wystepowanie pekniec w spoinach jest uzaleznione przede wszystkim od zawartosci siarki. Aby potwierdzic te wnioski przeprowadzono próbe, w której elektrode z wolframu o srednicy 1,58 mm przesunieto ponad powierzchnie próbki walcowanej na zimno o grubosci l,524mm, zamocowanej w uchwycie, w odleglosci 0,79 mm. Przy natezeniu pradu równym 50 A i szybkosci przemieszczania elektrody równej 3,3 mm na sekunde uzyskano strefe stopionego metalu o szerokosci od 2,54mm do 3,81 mm.Po przejsciu elektrody próbki mozna bylo podzielic na trzy kategorie: 1 — próbki, w których wystajace pekniecia byly ulozone równolegle do osi wzdluznej, przy czym dodatkowo wystepowaly inne drobne pekniecia; 2 — próbki nie majace pekniec równoleglych do osi wzdluznej spoiny, lecz majace przypadkowe pekniecia na spoinie lub w poblizu spoiny, usytuowane pod pewnym katem do spoiny; 3 — próbki bez pekniec, co zostalo potwierdzone przy uzyciu barwnika stosowanego zwykle do wykrywania pekniec.Przeprowadzona próba wykazuje w przesadny sposób tendencje materialu do tworzenia pekniec, poniewaz uwaza sie, ze material, w którym wystepujawylacznie pekniecia poprzeczne nadaje sie do spawania przy uzyciu odpowiednich technik.Na figurach 4 i 5 przedstawiono wlasciwosci magnetyczne dziesieciu próbek po ich ostatecznym wyzarzaniu. Przed wyzarzaniem do powlok nie byl dodany bor. Na figurach podano stratnosc rdzenia przy 1,7 T i 60 Hz. Wykresy wykazuja lepsze wlasciwosci magnetyczne próbek zawierajacych cyne. Uwzgledniajac wlasciwosci materialu przy spawaniu, co podaje tablica 6 oraz wlasciwosci magnetyczne przedstawione na fig. 4 i 5, przy podawaniu cyny mozna uzyskac wysoka przenikalnosc magnetyczna i niska stratnosc rdzenia dla próbek o niskiej zawartosci siarki, które nie wykazuja pekniec równoleglych w procesie spawania.Przyklad V. W piecu indukcyjnym pod pokrywa argonu stopiono piec próbek z zelaza elektrolity¬ cznego i zelazokrzemu o zawartosci 98%. Wszystkie próbki zawieraly 3,1% krzemu, od 0,022% do 0,026% manganu, od 0,003% do 0,005% siarki, mniej niz 0,0001% lub od 0,0007 do 0,0010% boru, od 0,0041% do 0,0058% azotu, 0,10% miedzi, 0,03% chromu oraz od 0,03% do 0,041% wegla. Do poszczególnych próbek dodano antymon w zakresie od 0,001% do 0,041%. Tablica 7 podaje w przyblizeniu sklad próbek okreslony na drodze analizy w kolejnosci wzrastajacej zawartosci antymonu. Sklad procentowy próbek zostal okres¬ lony wagowo.Tablica 7 Próbka 1 2 3 4 5 %Sb 0,001 0,014 0,030 0,031 0,041 %Mn 0,025 0,024 0,022 0,031 0,026 %S 0,005 0,006 0,005 0,006 0,006 Mn/S 5,0 4,0 4,4 5,0 4,3 %B 0,0007 0,0008 0,0007 — 0,0008 %N 0,0041 0,0058 0,0045 0,0055 0,0058 B/N 6 7 6,5 — 7 Z wlewków odlanych z tych próbek wycieto paski o grubosci 44,45mm, które poddano walcowaniu na goraco od temperatury 1200°C, w szesciu przejsciach, tworzac paski o grubosci 2,286 mm. Po trawieniu próbki byly wygrzewane w temperaturze 950°C, przy czym wygrzewanie w temperaturze pomiedzy 930° i 950°C wynosi okolo 180 sekund. Gorace paski poddano walcowaniu na zimno do grubosci koncowej 0,279mm. Nastepnie paski poddano odweglaniu do zawartosci wegla ponizej 0,006%, przez wygrzewanie w czasie 120 sekund w temperaturze 800°C w wodorze o temperaturze rosy 20°C. Dla próbek o zawartosci 0,04% antymonu, zawartosc wegla po odweglaniu wynosiokolo 0,015%. Powoduje to zwiekszenie stratnosci lecznie wplywa na przenikalnosc magnetyczna. Nizsze zawartosci wegla oraz nizsza stratnoscmozna uzyskac na drodze wyzarzania w atmosferze o wyzszej temperaturze rosy. Odweglone paski przemyto mleczkiem magnezowym zwiekszajac ich ciezar okolo 40 mg na pasek. Kilka z pasków powleczono 0,5-l%roztworem wodnym kwasu ortoborowego, dodajac do powloki taka ilosc bom, ze gdyby zostal on wchloniety przez zelazokrzem, zawartosc boru w stopie zwiekszylaby sie od 0,0012% do 0,0024% (tablica 8). Powleczone paski poddano ostatecznemu wyzarzaniu polegajacemu na nagrzewaniu od 800°Cdo 1175°C, zszybkoscia 40°C na godzine, w atmosferze suchego wodoru, i wygrzewaniu w tej temperaturze w ciagu trzech godzin.Wyniki testów Epsteina przeprowadzonych na pakietach zlozonych z pasków przygotowanych z próbek od 1 do 5, wedlug okreslenia wlasciwosci magnetycznych po ostatecznym wyzarzaniu przedstawiono w tablicy 8.118 636 Tablica 8 Wlasciwosci magnetyczne próbek 1-5 po ostatecznym wyzarzaniu Przyblizona zawartosc boru w powloce Próbka 1 2 3 4 5 0 A Z950 2,609 2,633 2,917 2,393 B 1887 2002 2035 1871 2061 0,0012% A 2,930 1,645 1,641 2,873 1,522 B 1891 2331 2342 1878 2387 0,0024 % A B 2,855 1882 1,641 2316 1,991 2210 2,868 1870 1,509 2386 A —stratnosc (straty energii) w W/kg przy indukcji magnetyczej 1,7 Tprzy pradzie prze¬ miennym o czestotliwosci 60 Hz B—przenikalnosc magnetyczna (u. 10"6 przy 800 A/m) Z powyzszych danych wynika, ze dla okreslonej powloki stratnosc maleje, a przenikalnosc magnetyczna wzrasta w miare wzrostu zawartosci antymonu, o ile próbka zawiera bor. Dla próbki o okreslonej zawartosci antymonu, nalozenie powloki zawierajacej bor, zmniejsza stratnosc i zwieksza przenikalnosc magnetyczna.Niewielka stratnosc i wysoka przenikalnosc magnetyczna pasków wykonanych z próbki 5 (0,041% anty¬ monu), wyzarzanych po nalozeniu powloki z kwasu ortoborowego, jest porównywalna z wlasciwosciami dostepnych na rynku zelazokrzemów o wysokiej przenikalnosci magnetycznej. Takwiec dodatek antymonu rzedu 0,01%, zwlaszcza przy obecnosci boru w powloce powoduje znaczne polepszenie wlasciwosci magnetycznych.Dla próbek od 1 do 5 okreslono spawalnosc przez wykonanie spoiny na dlugosci 127 mm na pasku walcowanym na zimno o grubosci 1,65 mm. Zadna z próbek nie wykazywala zadnych pekniec ani kruchosci spawania. Laboratoryjne próbki o tej samej zawartosci manganu, lub dodatku antymonu, zawierajace 0,02% siarki aby zapobiec rozrostowi ziaren, wykazuja w tej samej próbie znaczne pekniecia. Wyniki prób wskazuja, ze wystepowanie pekniecjest uzaleznione przede wszystkim od zawartosci siarki, co potwierdzono wykonujac spoine przy pomocy elektrody wolframowej o srednicy 1,58 mm, przesuwanej w odleglosci 0,79 mm ponad powierzchnia paska walcowanego na zimno zacisnietego w uchwycie. Przy natezeniu pradu równym 80 A oraz szybkosci przemieszczania elektrody rzedu 3,3 mm na sekunde, uzyskano próbe stopio¬ nego metalu o szerokosci od 2,54 do 3,41 mm.Przyklad VI. Podobnie jak w przykladzie I przygotowano dwie próbki laboratoryjne. Sklad tych próbek oznaczonych 6i 7 byl zasadniczo taki sam,jak sklad próbek 2i 5, poza zwiekszona zawartosciaazotu.Po przeprowadzeniu analizy okreslono sklad próbek po stopieniu, przedstawiony w tablicy 9.Tablica 9 Próbka 6 7 %Sb 0,014 0,038 %Mn 0,025 0,024 %S 0,005 0,003 %B 0,0010 0,0010 %N 0,0100 0,0086 B/N (0,10)* (0,11)* — nie sprawdzona zawartosc bom. 0,0010% boru dodano do wytopu Obróbka próbek az do wyzarzania ostatecznego byla identyczna jak w przykladzie V.Zawartosc boru w powloce zmieniala sie o 0,0012% w zakresie od 0 do 0,0060% w przeliczeniu na zawartosc boru w pasmie zelazokrzemu. Po przeprowadzeniu testu Epsteina dla pakietu pasków uzyskano przenikalnosc magnetyczna oraz stratnosc przedstawiona w tablicy 10.Z powyzszych danych wynika, ze wlasciwosci magnetyczne ulegaja poprawie przy zastosowaniu powlok zawierajacych bor. Stratnosc ulega zmniejszeniu a przenikalnosc magnetyczna wzrasta. Polepszenie wlasci¬ wosci magnetycznych jest wprost proporcjonalne do zawartosci boru w powloce. Porównanie próbek 6 i 7 wskazuje, ze optymalna zawartosc domieszek boru w powloce jest wieksza w przypadku próbek o wiekszej zawartosci azotu. Takwiec optymalna zawartosc boru w powloce wynosi od 0,0036%do 0,0060% dla próbki 6 zawierajacej w stanie stopionym 0,0100% azotu, natomiast optymalna zawartosc boru dla próbki 7 wynosi od 0,0024% do 0,0048% przy zawartosci 0,0086% azotu. W porównaniu wlasciwosci próbki 6 (0,014%118636 7 % boru Tabl i ca 10 Wlasciwosci magnetyczne próbek 6 i 7 po ostatecznym wyzarzaniu Próbka 6 w powloce A 0 0,0012 0,0024 0,0036 0,0048 0.0060 1,903 1,612 1,592 1,540 1.478 1,498 B 2244 1134 2352 2353 2372 2366 Próbka 7 A B 2,622 2007 1,621 2356 1,480 2382 1,482 2382 1,568 2370 1,656 2309 A—stratnosc jak w tablicy 8 B —przcnikalnosc magnetyczna jak w tablicy 8 antymonu, powloka zawierajaca 0,0012% boru) z próbka 2 (równiez 0,014% antymonu, powloka zawiera¬ jaca 0,0012% boru) wykazuja, ze dla nizszych zawartosci antymonu wyzsza zawartosc azotu (0,0100% i 0,0058%) polepsza wlasciwosci magnetyczne. Poprawa wlasciwosci magnetycznych spowodowana zwiek¬ szona zawartoscia azotu nie wystepuje przy wyzszej zawartosci antymonu, w próbce 5 i 7.P r z y k l a d VII. Siedem próbek laboratoryjnych o numerach od 8 do 14 przygotowano podobniejak w przykladzie V. Sklad próbek po stopieniu byl podobny jak sklad próbek od 1 do 5, poza nastepujacymi skladnikami: 0,034% manganu, od 0,030 do 0,040% wegla, Q0010% boru,od 0,0027%do0,0052%azotu,od 0,006% do 0,021% siarki w próbkach nie zawierajacych antymonu (próbki 8-12), oraz od 0,006% do 0,011% siarki w próbkach zawierajacych antymon (0,045% antymonu w próbce 13 i 0,046% antymonu w próbce 14).TabHca 11 przedstawia przyblizone zawartosci poszczególnych skladników okreslone w wyniku analizy.Tablica 11 Sklad próbek i wlasciwosci magnetyczne Próbka 8 9 10 11 12 13 14 %Sb — — — — — 0,045 0,046 %S 0,006 0,009 0,013 0,017 0,021 0,006 0,011 Mn/S 5,7 3,8 2,6 2,0 1,6 5,7 3,2 %N 0,0027 0,0035 0,0044 0,0045 0,0050 0,0038 0,0037 Bez dodatku boru w powloce A 2,956 3,018 3,038 3,036 2,98 1,634 1,579 B 1877 1858 1877 1872 2228 2321 2358 Z dodatkiem boru w powloce* A 2,596 2,917 3,011 2,857 1,667 1,694 1,581 B 1887 1862 1882 1939 2348 2344 2406 * —0,0012 % w powloce, w stosunku do ciezaru próbki A—jak w tablicy 4 B —jak w tablicy 4 Zpowyzszych danych wynika, ze pod nieobecnoscantymonu przcnikalnosc magnetycznajest niewielka dopóki zawartosc siarki nie zostanie zwiekszona od 0,021% (próbka 12). Jednakze przy zawartosci 0,046% antymonu i tylko 0,011% siarki (próbka 14) uzyskuje sie wysoka przenikalnosc magnetyczna równa 2358 • I0~* H/m, bez dodawania boru w powloce, natomiast pododaniu boru do powloki uzyskuje siejeszcze wyzsza przenikalnosc magnetyczna równa 2406- lO^H/m.Sprawdzono spawalnosc próbek od 8 do 14wykonujac test opisany w przykladzie V. Paski walcowane na zimno mialy grubosc l,52mm. Test okreslal tendencje materialu do pekania/Uwaza sie, ze material wykazujacy wylacznie pekniecia poprzeczne w ilosci mniejszej niz 10 pekniec na metr nadaje sie do spawania przy uzyciu wlasciwych technik takich jak na przyklad uzycie wypelniacza i wezszej strefy stopionego metalu.Wyniki testu okreslajacego spawalnosc dla próbek od 8 do 14 podaje tablica 12, w której podano równiez zawartosc siarki i antymonu w próbkach.118636 Próbka 8 9 10 11 12 13 14 Sklad 9cS 0.006 0.009 0,013 0,017 0,021 0,006 0.011 Tabl ca 12 próbek oraz ich spawalnosc % Sb 0 0 0 0 0 0,045 0,046 Pekniecia równolegle* nie nie nie nie tak nie nie Ilosc pekniec po- przecznych/metr 0 0 4 63 200 8 4 *—rozciagajace sie na calej dlugosci spoiny Z powyzszych danych wynika, ze ilosc poprzecznych pekniec wzrasta wraz ze zwiekszaniem zawartosci siarki powyzej 0,01%. W próbkach zawierajacych wiecej niz 0,015% starki wystepuje znaczna ilosc pekniec poprzecznych, natomiast pekniecia wzdluzne wskazujace na wysoka kruchosc spawania, wystepuja przy zawartosci siarki rzedu 0,021%. Próbki majace okolo 10 pekniec poprzecznych na metr nadaja sie do spawania. Chociaz próbki od 8 do 11 sa wolne od kruchosci spawania, ich wlasciwosci magnetycznesa slabe.Natomiast próbki 13 i 14 zawierajace antymon wykazuja dobra spawalnosc i jednoczesnie doskonale wlasciwosci magnetyczne.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stali krzemowej o teksturze Gossa polegajacy na tym, ze wytapia sie stal krzemowa zawierajaca wagowo od 2,2% do 4,5% krzemu, od 0,0003% do 0,0035% boru, od 0,0030% do 0,0075% azotu, w proporcji do boru od 1 do 15 czesci azotu najednaczesc boru od 0,02% do 0,05% manganu, od 0,005% do 0,025% siarki orazzelazo, odlewa sie stal, walcuje sie stal na goraco na tasme, nastepniewalcuje sie tasme na zimno na ostatecznagrubosc i poddaje sie stal odweglaniu oraz rekrystalizacji, znamiennytym, ze do wytopu stoli wprowadza sie od 0,01% do 0,10% cyny lub antymonu. 1 Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,025% manganu, okolo 0,012% siarki oraz od 0,010% do 0,030% cyny. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie od 0,02% do 0,03% manganu, od 0,009% siarki i od 0,020% do 0,030% cyny. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie od 0,030% do 0,040% manganu, od 0,013% do 0,019% siarki oraz od 0,020% do 0,050% cyny. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,013% siarki i okolo 0,02% cyny, zas arkusz stali walcowanej na zimno pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka na bazie stali krzemowej z dodatkiem okolo 0,0015% boru. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamiennytym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,024% manganu, okolo 0,008% siarki i okolo 0,097% cyny, zas arkusz stali walcowanej na zimno pokrywa sie przed obróbkacieplna elektroizolacyjna powloka na bazie stali krzemowej z dodatkiem 0,0012% boru. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu dodaje sie od 0,0030% do 090100% antymonu oraz od 0,0030% do 0,0100% azotu, w proporcji od 1 do 15 czesci azotu na jedna czesc boru. 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze do wytopu dodaje sie okolo 0,024% manganu, do 0,006% siarki oraz powyzej 0,04% antymonu. 9. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze do wytopudodaje sie okolo 0,034% manganu,do 0,011% siarki oraz powyzej 0,04% antymonu. 10. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze odweglony arkusz stali pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka zawierajaca od 0,0012% do 0,0060% boru w stosunku do wagi arkusza.U. Sposób wedlug zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, ze odweglony arkusz stali pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka zawierajaca powyzej 0,0012% boru w stosunku do wagi arkusza.118 636 i 5 I Gs Oe /** [fO"«. H/m] W 2200 m,/t$(g M/20W "5*5 aite «im» «#*# ilST *Sn 4 [ft] K HH toru n pontoce l)oo u** im tim im r .•. T 251 f\~«... temperaturo naLconanta na goraoo[K] w/1559 Próbka 6 ftsss Próbka 5 m/lB76 Dodatek boru nponloce Jo* t)t* tl* fi" *i» temperaturo naiconama na gorafiolK]118636 m i /m\ twooi /%* 5«» -2 | KOC ,1*1 [lO*-H/m] - m 2135 | ^/Próbki 14-1B 2366 2260 2010 1884 Inalconanicna goracoprzy O009C fig.*: ^ * m»x noo\l\y5 ]§ m& jzoto y /$»liB&4 1 1 ' * • abos aoto o.ots &ozo 2ltó t^fótSCPróbiu rg-23 Pr**/ «-» ^ yHalconOnienagoracoprzy 1i$0°C -»- -•- -?- (2aw a *S Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1.

2. Sposób wytwarzania stali krzemowej o teksturze Gossa polegajacy na tym, ze wytapia sie stal krzemowa zawierajaca wagowo od 2,2% do 4,5% krzemu, od 0,0003% do 0,0035% boru, od 0,0030% do 0,0075% azotu, w proporcji do boru od 1 do 15 czesci azotu najednaczesc boru od 0,02% do 0,05% manganu, od 0,005% do 0,025% siarki orazzelazo, odlewa sie stal, walcuje sie stal na goraco na tasme, nastepniewalcuje sie tasme na zimno na ostatecznagrubosc i poddaje sie stal odweglaniu oraz rekrystalizacji, znamiennytym, ze do wytopu stoli wprowadza sie od 0,01% do 0,10% cyny lub antymonu. 1 Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,025% manganu, okolo 0,012% siarki oraz od 0,010% do 0,030% cyny.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie od 0,02% do 0,03% manganu, od 0,009% siarki i od 0,020% do 0,030% cyny.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie od 0,030% do 0,040% manganu, od 0,013% do 0,019% siarki oraz od 0,020% do 0,050% cyny.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,013% siarki i okolo 0,02% cyny, zas arkusz stali walcowanej na zimno pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka na bazie stali krzemowej z dodatkiem okolo 0,0015% boru.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamiennytym, ze do wytopu wprowadza sie okolo 0,024% manganu, okolo 0,008% siarki i okolo 0,097% cyny, zas arkusz stali walcowanej na zimno pokrywa sie przed obróbkacieplna elektroizolacyjna powloka na bazie stali krzemowej z dodatkiem 0,0012% boru.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do wytopu dodaje sie od 0,0030% do 090100% antymonu oraz od 0,0030% do 0,0100% azotu, w proporcji od 1 do 15 czesci azotu na jedna czesc boru.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze do wytopu dodaje sie okolo 0,024% manganu, do 0,006% siarki oraz powyzej 0,04% antymonu.

9. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze do wytopudodaje sie okolo 0,034% manganu,do 0,011% siarki oraz powyzej 0,04% antymonu.

10. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze odweglony arkusz stali pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka zawierajaca od 0,0012% do 0,0060% boru w stosunku do wagi arkusza. U. Sposób wedlug zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, ze odweglony arkusz stali pokrywa sie przed obróbka cieplna elektroizolacyjna powloka zawierajaca powyzej 0,0012% boru w stosunku do wagi arkusza.118 636 i 5 I Gs Oe /** [fO"«. H/m] W 2200 m,/t$(g M/20W "5*5 aite «im» «#*# ilST *Sn 4 [ft] K HH toru n pontoce l)oo u** im tim im r . •. T 251 f\~«... temperaturo naLconanta na goraoo[K] w/1559 Próbka 6 ftsss Próbka 5 m/lB76 Dodatek boru nponloce Jo* t)t* tl* fi" *i» temperaturo naiconama na gorafiolK]118636 m i /m\ twooi /%* 5«» -2 | KOC ,1*1 [lO*-H/m] - m 2135 | ^/Próbki 14-1B 2366 2260 2010 1884 Inalconanicna goracoprzy O009C fig.*: ^ * m»x noo\l\y5 ]§ m& jzoto y /$»liB&4 1 1 ' * • abos aoto o.ots &ozo 2ltó t^fótSCPróbiu rg-23 Pr**/ «-» ^ yHalconOnienagoracoprzy 1i$0°C -»- -•- -?- (2aw a *S Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL