PL167045B1 - Sposób wytwarzania stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie - Google Patents

Abstract

1. Sposóbwytwarzaniastalikrzemowej ozorientowanym regularnym ziarnie, mającej grubość od 0,18 mm do 0,46 mm (7-18 milicali), znamienny tym, że wytwarza się gorące pasmo ze stali krzemowej zawierającej,wprocentachwagowych, od około 2/51% do około 4,0% krzemu, usuwa się zgorzelinę z gorącego pasma, walcuje się je na zimno do wymiaru pośredniego i poddaje się materiał o pośrednim wymiarze wyżarzaniu pośredniemu, wygrzewając w temperaturze od około 900°C(1650°F) do okoto 1150°C (2100°F) wczasie od około 1 sekundy do około 30 sekund, następnie chłodzi sięmateriałwolnood temperaturywygrzewaniado temperatury od około 540°C (1000°F) do około 650°C (1200°F), z szybkością chłodzenia mniejszą niż 835°C (l500°F) na minutę, po czym chłodzi się szybko do temperatury od około 315°C (600°F) do około 540°C (1000°F), z szybkością chłodzenia większą niż 835°C (1500°F) na minutę, przy czym dochodzą się wodą, a następnie walcuje się na zimno tę stal krzemową do końcowegowymiaru,odwęgla się,pokrywa sięodwęgloną stal krzemową separatorem wyżarzeniowym i poddaje sięją końcowemuwyżarzaniu do uzyskaniawtórnej rekrystalizacji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie.

Sposób według niniejszego wynalazku ma zastosowanie do stali krzemowych o strukturze krystalicznej oznaczonej według wskaźników Millera. Takie stale krzemowe są nazywane stalami krzemowymi o zorientowanym ziarnie. Stale krzemowe o zorientowanym ziarnie są podzielone na dwie główne kategorie: stale krzemowe o zorientowanym regularnym ziarnie i stale krzemowe o zorientowanym ziarnie o dużej przenikalności. W stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie stosuje się mangan i siarkę (i/lub selen) jako inhibitor wzrostu podstawowego ziarna i posiada ona przenikalność wynoszącą 796 A/m lub mniej. Wysoka przenikalność stali krzemowej jest spowodowana występowaniem azotków aluminium, azotków boru, lub innych wtrąceń znanych ze stanu techniki, powstałych dodatkowo lub zamiast siarczków magnezu i/lub selenków, jako inhibitorów wzrostu ziarna i jest większa niż 1870 A/m. Rozwiązanie według niniejszego wynalazku ma zastosowanie do stali krzemowych z zorientowanym regularnym ziarnem. Znany sposób przeróbki stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie obejmuje etapy przygotowania wytopu stali krzemowej w typowych urządzeniach, świeżenie i odlewanie stali krzemowej do form wlewków lub do form płaskich kęsisk. Odlewana stal krzemowa korzystnie zawiera w procentach wagowych mniej niż około 0,1% węgla, około 0,025% do 0,25% manganu, około 0,01% do 0,035% siarki i/lub selenu, około 2,5% do 4,0% krzemu z docelową zawartością krzemu, około 3,15% mniej niż około 50 ppm azotu i mniej niż około 100 ppm całkowitego aluminium, zaś resztę stanowi zasadniczo żelazo. Jeżeli jest konieczne może występować bor lub/i miedź.

W przypadku odlewania do wlewków, stal jest walcowana na gorąco na płaskie kęsiska lub bezpośrednio walcowana z wlewka na taśmę. Jeżeli jest odlewana ciągle, płaskie kęsiska mogą być wstępnie walcowane zgodnie z opisem patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4718951. Możliwe jest również zastosowanie sposobu według tego wynalazku do odlewania taśmowego. Płaskie kęsiska są walcowane na gorąco w temperaturze 1400°C (2550°F) do gorącego pasma walcowanego o danej grubości i są poddawane wyżarzaniu w temperaturze około 1010°C (1850°F) z wygrzewaniem przez 30 sekund. Gorące pasmo jest chłodzone powietrzem do temperatury otoczenia. Następnie materiał jest walcowany na zimno do wymiaru pośredniego i poddawany pośredniemu wyżarzaniu w temperaturze około 950°C (1740°F) z wygrzewaniem przez 30 sekund i jest chłodzony powietrzem do temperatury pokojowej. Po pośrednim wyżarzaniu, stal krzemowa jest walcowana na zimno do wymiaru końcowego. Stal krzemowa o końcowym wymiarze jest poddawana typowemu odwęglaniu, które powoduje rekrystalizację stali, obniżenie zawartości węgla do poziomu nie pozwalającego na starzenie i utworzenie przylegającej warstwy tlenku. Wyżarzanie odwęglające jest zasadniczo przeprowadzane w temperaturze od około 830°C do około 845°C (1525°F - 1550°F) w atmosferze zawierającej wilgotny wodór, w czasie umożliwiającym obniżenie zawartości węgla do około 0,003% lub niżej. Następnie stal krzemowa jest pokrywana separatorem wyżarzeniowym, takim jak tlenek magnezowy i jest wydarzana w skrzynce, w temperaturze około 1200°C (2200°F) przez dwadzieścia cztery godziny. To końcowe wyżarzanie powoduje wtórną rekrystalizację. W wyniku reakcji warstwy tlenku z warstwą separatora jest tworzona warstwa forsterytowa lub szkła 'walcowniczego.

Przykładowe procesy wytwarzania stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie są ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 4202711, 3764406 i 3843422.

W europejskim opisie patentowym 0047129 ujawniono wykorzystanie gwałtownego chłodzenia od temperatury 705°C (1300°F) do 205°C (400°F) do wytwarzania stali o dużej przenikalności elektrycznej. Gwałtowne chłodzenie umożliwia osiągnięcie małego rozmiaru wtórnego ziarna w końcowym produkcie.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4718951 ujawniono wykorzystanie gwałtownego chłodzenia i kontrolowanej utraty węgla w pośrednim wydarzaniu w wytwarzaniu stali o dużej przenikalności elektrycznej, obejmującym obróbkę starzenia w temperaturach od 95°C (200°F) do 205°C (400°F) przez od 10 do 60 sekund w zależności od zawartości węgla.

167 045

Te stale krzemowe o dużej przenikalności wymagają stosowania bardzo niskiej temperatury i krótkiego czasu cyklu pośredniego wyżarzania, wynoszącego 120 sekund przy temperaturze 870°C (1600°F), po którym następuje gwałtowne chłodzenie od temperatury 705°C (1300°F) i starzenia warunkującego wydzielenie węgla. Stwierdzono, że pośrednie wyżarzanie według cytowanego opisu patentowego, gwałtowne chłodzenie od temperatury powyżej około 620¾ (1150°F) lub wyższej, powoduje pogorszenie własności magnetycznych z powodu tworzenia się martenzytu, który zwiększa twardość, obniża mechaniczne własności do następnego walcowania na zimno i w rezultacie obniża własności mechaniczne gotowego wyrobu.

W rozwiązaniu według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4517032, po gwałtownym chłodzeniu jest stosowane niskotemperaturowe starzenie. Taka technologia, w przypadku materiałów o zorientowanym regularnym ziarnie, powoduje tworzenie zwiększonego wtórnego ziarna i pogorszenie własności magnetycznych w wyrobie końcowym, pownieważ szkodzi to drobnym wydzieleniom węglików żelaza. Niższa temperatura wyżarzania, około 895°C (1640°F) lub niższa, zapobiegająca tworzeniu austenitu, może być stosowana do wytworzenia odpowiedniego roztworu węglików żelaza bez tworzenia wtórnej fazy, która musi być uwarunkowana mikrostrukturą. Jednak taka technologia wymaga znacznie dłuższych czasów wyżarzania do spowodowania powstawania roztworu węglików. Ten sposób umożliwia bezpośrednie szybkie chłodzenie od temperatury wygrzewania bez dwuetapowego cyklu chłodzenia według niniejszego wynalazku.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4478653 ujawnia, że wyższa temperatura wyżarzania pośredniego może być zastosowana do wytworzenia stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie, której grubość wynosi 0,23 mm (9 milicali) bez wyżarzania gorącego pasma.

Stwierdzono jednakże, że stal krzemowa o zorientowanym regularnym ziarnie o grubości 0,23 mm (9 milicali) wykonana według tego opisu patentowego ma bardziej zmienne własności magnetyczne, niż wykonana przy wykorzystaniu wyżarzania gorącego pasma.

Stwierdzono ponadto, że wyeliminowanie procesu pośredniego wyżarzania gorącego pasma w wysokiej temperaturze, według powyższego opisu patentowego, nie powoduje zasadniczego pogorszenia własności magnetycznych przy walcowaniu do grubości 0,23 mm (9 milicali) lub mniejszej, w porównaniu do technologii stosujących wyżarzanie gorącego pasma. Ostatecznie, bardzo wysoka temperatura pośredniego wyżarzania według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4478653 powoduje niską wytrzymałość mechaniczną stali krzemowej, co utrudnia jej przerabianie.

Niniejszy wynalazek jest oparty na tym, że w konwencjonalnym sposobie opisanym powyżej, wyżarzanie gorącego pasma można wyeliminować, jeżeli zastosuje się pośrednie wyżarzanie i chłodzenie sposobem według niniejszego wynalazku. Pośrednie wyżarzanie i chłodzenie według niniejszego wynalazku wymaga bardzo krótkiego wyżarzania, korzystnie w niższych temperaturach, razem z regulowaną temperaturą, dwuetapowego cyklu chłodzenia, jak zostanie to dalej opisane.

Sposób wytwarzania stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie, według wynalazku, mającej grubość od 0,18 mm do 0,46 mm (7-18 milicali) polega na tym, że wytwarza się gorące pasmo ze stali krzemowej zawierającej, w procentach wagowych, od około 2,5% do około 4,0% krzemu, usuwa się zgorzelinę z gorącego pasma, walcuje się je na zimno do wymiaru pośredniego i poddaje się materiał o pośrednim wymiarze wyżarzaniu pośredniemu, wygrzewając w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 1150°C (2100°F) w czasie od około 1 sekundy do około 30 sekund. Następnie chłodzi się materiał wolno od temperatury wygrzewania do temperatury od około 540°C (1000°F) do około 650°C (1200°F), z szybkością chłodzenia mniejszą niż 835°C (1500°F) na minutę, po czym chłodzi się szybko do temperatury od około 315°C (600°F) do około 540°C (W00°F), z szybkością chłodzenia większą niż 835°C (1500°F) na minutę, po czym dochładza się wodą, a następnie walcuje się na zimno tę stal krzemową do końcowego wymiaru, odwęgla się,

167 045 pokrywa się odwęgloną stal krzemową separatorem wyżarzeniowym i poddaje się ją końcowemu wyżarzaniu do uzyskania wtórnej rekrystalizacji.

Korzystnie wytwarza się gorące pasmo ze stali o zawartości krzemu, w procentach wagowych około 3,15%.

Korzystnie wygrzewa się materiał w wyżarzaniu pośrednim w czasie od około 3 do 8 sekund.

Korzystnie wygrzewa się materiał w wyżarzaniu pośrednim w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 930°C (1700°F), a szczególnie korzystnie w temperaturze około 915°C.

Korzystnie chłodzi się wolno materiał do temperatury około 595°C ±30°C (1100°F± 50°F).

Korzystnie wolne chłodzenie prowadzi się z szybkością chłodzenia od około 280°C (500°F) do około 585°C (1050°F) na minutę.

Korzystnie szybkie chłodzenie prowadzi się z szybkością chłodzenia od około 1390°C (2500°F) do około 1945°C (3500°F) na minutę.

Korzystnie prowadzi się wyżarzanie pośrednie wygrzewając materiał w temperaturze około 915 °C (1680 F) i w czasie od około 3 do 8 sekund, po czym chłodzi się wolno z szybkością chłodzenia od około 280°C (500°F) do około 585°C (1050°F) na minutę, kończy się to wolne chłodzenie w temperaturze około 595°C ±30°C (1100°F±50°F) i następnie chłodzi się szybko z szybkością chłodzenia od około 1390°C (2500°F) do około 1945°C (3500°F) na minutę.

Korzystnie również wytwarza się gorące pasmo ze stali krzemowej zawierającej, w procentach wagowych, do około 0,10% węgla, około 0,025% do 0,25% manganu, około 0,01% do 0,035% siarki i/lub selenu, około 2,5% do około 4,0% krzemu, mniej niż około 100 ppm aluminium, mniej niż około 50 ppm azotu, jeżeli konieczne dodatki boru i/lub miedzi, w której resztę stanowi żelazo, przy czym szczególnie korzystnie zawartość krzemu, w procentach wagowych wynosi 3,15%.

Niniejszy wynalazek wykazuje wiele korzyści na tle stanu techniki. Przy wszystkich wymiarach końcowych w powyżej wymienionym zakresie, osiąga się jakość magnetyczną, która jest co najmniej równa, a często lepsza, niż osiągana konwencjonalnym sposobem. Jakość magnetyczna jest również bardziej stała. Niniejszy wynalazek skraca cykl wyżarzania o około 20% lub więcej, przez co wzrasta wydajność linii. Proces według niniejszego wynalazku umożliwia po raz pierwszy wytwarzanie cienkich wyrobów od około 0,23 mm (9 milicali) do około 0,18 mm (7 milicali), wytwarzanie stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie posiadającą dobre charakterystyki magnetyczne bez stosowania wyżarzania gorącego pasma po walcowaniu na gorąco. Umożliwia to wytwarzanie stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie tam, gdzie wyżarzanie gorącego pasma nie może być stosowane. Niższa temperatura pośredniego wyżarzania według niniejszego wynalazku podwyższa wytrzymałość mechaniczną stali krzemowej podczas wyżarzania, która wcześniej była marginalna przy wysokich temperaturach wyżarzania.

Sposób wytwarzania stali krzemowej zilustrowano na rysunku, na którym przedstawiono wykres przykładowego przebiegu cyklu wyżarzania pośredniego według wynalazku, w układzie czas/temperatura oraz znany ze stanu techniki cykl wyżarzania pośredniego.

Sposób wytwarzania stali krzemowej według niniejszego wynalazku poza dwoma wyjątkami, jest taki sam jak znany sposób wytwarzania stali- krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie. Pierwszym wyjątkiem jest to, że nie występuje wyżarzanie gorącego pasma. Drugi wyjątek stanowi rozwinięcie pośredniego wyżarzania i cykl chłodzenia, następującego po pierwszym etapie walcowania na zimno.

Materiał wyjściowy, nazwany gorącym pasmem jest wytworzony jednym ze sposobów znanych w stanie techniki, poprzez odlewanie wlewka lub ciągłe odlewanie i walcowanie na gorąco lub przez odlewanie taśmowe. Zgorzelina gorącego pasma stali krzemowej jest usuwana, ale nie stosuje się żadnego wyżarzania gorącego pasma przed pierwszym etapem walcowania na zimno. Po pierwszym etapie walcowania na zimno, stal krzemową poddaje się, według wynalazku, pośredniemu wyżarzaniu. Przedstawiono to na rysunku,

167 045 który przedstawia wykres cyklu pośredniego wyżarzania, w układzie czas/temperatura. Na rysunku, dla porównania, przedstawiono, linią przerywaną przebieg cyklu pośredniego wyżarzania, znanego ze stanu techniki.

Główną ideą, na której oparty jest wynalazek jest stwierdzenie, że pośrednie wyżarzanie i jego cykl chłodzenia może być zastosowane do wytwarzania drobnodyspersyjnych wydzieleń węglików. Rozdrobnienie węglików umożliwia wytworzenie stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie w szerokim zakresie rozpuszczonego węgla, nawet przy końcowym wymiarze wynoszącym 0,18 mm (7 milicali) lub mniej, posiadającej dobre, stałe własności magnetyczne końcowego produktu, bez konieczności stosowania etapu wyżarzania gorącego pasma.

W czasie części nagrzewania etapu pośredniego wyżarzania, następuje rekrystalizacja w temperaturze około 675°C (1250°F) około 20 sekund po włożeniu do pieca, po którym zwykle następuje wzrost ziarna. Początek rekrystalizacji jest oznaczony na rysunku jako 0. Powyżej temperatury około 690°C (1280°F) węgliki rozpuszczają się w punkcie wskazanym na rysunku jako A. To zjawisko jest kontynuowane i przyspieszane przy wzroście temperatury. Powyżej około 900°C (1650°F), małe ilości ferrytu przemieniają się w austenit. Austenit powoduje szybsze rozpuszczanie węgla i ogranicza zwykły wzrost ziarna, określając tym samym rozmiar ziarna w wyżarzaniu pośrednim. W znanym wyżarzaniu pośrednim wygrzewanie prowadzi się w tempeaturze około 950°C (1740°F) w okresie od 25 do 30 sekund. W pośrednim wyżarzaniu, według niniejszego wynalazku, czas wygrzewania wynosi od 1 do 30 sekund, a korzystnie od około 3 do 8 sekund. Temperatura wygrzewania nie jest ściśle określona. Wygrzewanie może być prowadzone w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 1150°C (2100°F). Korzystnie wygrzewanie jest prowadzone w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 930°C (1700°F), a szczególnie korzystnie w temperaturze około 915°C (1680°F).

Krótszy czas wygrzewania i niższa temperatura wygrzewania są korzystne, ponieważ tworzy się mniej austenitu. Austenit obecny w postaci dyspersyjnych skupisk na granicach pierwotnych ziarn ferrytu jest drobny. W związku z tym austenit łatwiej rozpada się na ferryt i węgiel w roztworze stałym dla następnego wydzielenia drobnych węglików żelaza. Podniesienie temperatury wygrzewania lub wydłużenie czasu wygrzewania powoduje zwiększenie skupisk austenitu, które szybko zostają wzbogacone w węgiel w porównaniu z siecią pierwotnego ferrytu. Zarówno wielkość austenitu jak i wzbogacenie go w węgiel przeszkadza jego rozpadowi w czasie chłodzenia. Struktura, wymagana na wyjściu z pieca, posiada przekrystalizowaną sieć ferrytu, posiadającą mniej niż około 5 % austenitu równomiernie zdysperyzowanego w materiale w postaci drobnych skupisk. Przy końcu wyżarzania, węgiel znajduje się w roztworze stałym, przygotowany do ponownego wydzielenia przy chłodzeniu. Głównym powodem zmiany czasu wyżarzania pośredniego i temperatury wyżarzania jest regulacja wzrostu skupisk austenitu. Stosowanie niższej temperatury powoduje obniżenie równowagowego objętościowego udziału powstałego austenitu. Stosowanie krótszego czasu zmniejsza dyfuzję węgla, zapobiegając w ten sposób wzrostowi i nadmiernemu wzbogaceniu austenitu. Dolny zakres temperatury, zredukowany objętościowy udział i drobniejsza morfologia austenitu ułatwiają jego rozpad w czasie cyklu chłodzenia.

Natychmiast po wygrzewaniu rozpoczyna się cykl chłodzenia. Cykl chłodzenia, według niniejszego wynalazku obejmuje dwa etapy. Pierwszy etap, trwający od wygrzewania do punktu E na rysunku stanowi wolne chłodzenie od temperatury wyżarzania do temperatury od około 540°C (1000°F) do około 650°C (1200°F), a korzystnie do około 595°C ±30°C (1100° ±50°F). Ten pierwszy etap wolnego chłodzenia powoduje rozpad austenitu do nasyconego węglem ferrytu. W warunkach równowagi, austenit rozpada się na nasycony węglem ferryt w zakresie temperatury 900°C (1650°F) i 770°C (1420°F). Jednakże kinetyka procesu chłodzenia jest taka, że rozpad austenitu nie rozpoczyna się wcześniej niż w temperaturze około 815°C (1500°F) i trwa do temperatury nieco poniżej 595°C (1100°F).

Brak rozpadu austenitu w pierwszym etapie chłodzenia powoduje tworzenie martenzytu i/lub perlitu. Martenzyt, jeżeli występuje, powoduje zwiększenie rozmiaru wtórnego ziarna i pogorszenie się jakości orientacji (110) [001]. Jego obecność, natomiast, ma wpływ

167 045 na akumulowanie energii w drugim etapie walcowania na zimno i powoduje pogorszenie własności magnetycznych i ich większą zmienność w końcowym wyrobie ze stali krzemowej. Jednym słowem martenzyt obniża własności mechaniczne, zwłaszcza charakterystyki walcowania na zimno. Perlit jest bardziej korzystny, ale także wiąże węgiel w niepożądaną postać.

Jak wskazano powyżej, rozpad austenitu rozpoczyna się w okolicy punktu C, przedstawionego na rysunku, i trwa do punktu E.

W punkcie D wykresu przedstawionego na rysunku drobne węgliki żelaza zaczynają wydzielać się z nasyconego węglem ferrytu. W warunkach równowagowych, węgliki zaczynają wydzielać się z nasyconego węglem ferrytu w temperaturach poniżej 690°C (1280°F). Jednakże rzeczywisty proces wymaga pewnego przechodzenia do rozpoczęcia wydzielenia, które zaczyna się najczęściej w temperaturze około 650°C (1200°F). Należy zauważyć, że rozpad austenitu na bogaty w węgiel ferryt i wydzielenie węglików z ferrytu nieco na siebie zachodzą. Węglik występuje w dwóch postaciach. Jest obecny w postaci międzykrystalicznej powłoki i w postaci wewnątrzkrystalicznych wydzieleń. Ta pierwsza postać wydziela się w temperaturach powyżej około 570°C (1060°F). Ta druga postać wydziela się poniżej około 570°C (1060°F). Pierwszy etap wolnego chłodzenia, trwający od punktu C do punktu E odznacza się szybkością chłodzenia mniejszą niż 835°C (1500°F) na minutę, a korzystnie od około 280°C (500°F) do około 585°C (1050°F) na minutę.

Drugi etap cyklu chłodzenia, etap chłodzenia szybkiego, zaczyna się w punkcie E z rysunku i trwa do punktu G odpowiadającego temperaturze pomiędzy 315 °C (600°F) i 540°C (1000°F), przy czym w tym punkcie taśma może być chłodzona wodą dla zakończenia etapu gwałtownego chłodzenia. Temperatura taśmy po chłodzeniu wodą wynosi 65°C (150°F) lub mniej, co jest pokazane na rysunku jako temperatura pokojowa 25°C (75°F). W czasie drugiego etapu chłodzenia, prędkość chłodzenia wynosi korzystnie od 1390°C (2500°F) do około 1945°C (3500°F) na minutę, a korzystniej jest większa niż 1665°C (3000°F) na minutę. Zapewnia to uzyskanie drobnych wydzieleń węglika żelaza.

W świetle powyższego jest oczywiste, że całe wyżarzanie pośrednie i cykl chłodzenia, według niniejszego wynalazku, jest konieczny do procesu uzyskiwania wymaganej mikrostruktury, a sprawą krytyczną jest dokładna regulacja. Proces znany, którego przebieg pokazano na rysunku, wymaga czasu co najmniej 3 min. jest zakończony kąpielą wodną (nie pokazana), przy prędkości przesuwu taśmy około 57 m/min. (220 stóp/min.). Czas cyklu pośredniego wyżarzania, według niniejszego wynalazku, wynosi około 2 min. 10 sek., co umożliwia przesuw taśmy z prędkością 80 m/min. (260 stóp/min.). Można więc zauważyć, że cykl wyżarzania według niniejszego wynalazku umożliwia zwiększenie wydajności linii. Po wyżarzaniu nie jest potrzebna ani wymagana żadna obróbka starzenia, ponieważ stwierdzono, że powoduje ona zwiększenie rozmiaru wtórnego ziarna, co obniża własności magnetyczne końcowego produktu stali krzemowej.

Po pośrednim wyżarzaniu następuje drugi etap walcowania na zimno, w którym stal krzemowa jest walcowana do wymaganego, końcowego rozmiaru. Stal krzemowa jest następnie odwęglana, pokrywana separatorem do wyżarzania i poddawana końcowemu wyżarzaniu do spowodowania wtórnej rekrystalizacji.

W urządzeniu przerobiono dwa spusty stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie posiadających docelową zawartość krzemu 3,15%. Skład chemiczny tych dwóch spustów w procesach wagowych, podano w tabeli 1.

Tabela 1

Spust	C	Mn	S	Si	Al	N	Cu
A	0,0280	0,0592	0,0215	3,163	0,0016	0,0033	0,094
B	0,0288	0,0587	0,0216	3,175	0,0013	0,0029	0,083

167 045

Proces nie obejmował wyżarzania gorącego pasma, a każdy z dwóch spustów był oddzielnie przerabiany do końcowych wymiarów 0,28 mm (11 milicali), 23 mm (9 milicali) i 0,18 mm (7 milicali), przy czym w każdym stosowano trzy różne wymiary pośrednie.

Te trzy pośrednie wymiary dla każdego materiału o wymiarach 0,18 mm (7 milicali), 0,23 mm (9 milicali) i 0,28 mm (11 milicali) są podane w tabeli 2.

Tabela 2

Końcowy wymiar	Pośredni wymiar
(cale)	(mm)
0,18 mm (7 milicali)	0,019	0,48
	0,021	0,53
	0,023	0,58
0,23 mm (9 milicali)	0,021	0,53
	0,023	0,58
	0,025	0,63
0,28 mm (11 milicali)	0,022	0,56
	0,024	0,61
	0,026	0,64

Dla materiałów typowych w stanie techniki o docelowych wymiarach 0,18 mm (7 milicali), 0,23 mm (9 milicali) i 0,28 mm (11 milicali), pośrednie wymiary wynosiły: 0,53 mm (0,021 cale), 0,58 mm (0,023 cale), 0,61 mm (0,024 cale). Stale krzemowe zostały poddane pośredniemu wyżarzaniu według niniejszego wynalazku. Były one wygrzewane przez około 8 sekund w temperaturze 915 °C (1680°F). Następnie były one chłodzone do około 570°C (1060°F) z szybkością od około 470°C (850°F) do około 670°C (1200°F) na minutę. Następnie były one chłodzone do około 350°C (600°F) z szybkością około 850°C (1500°F) do 1100°C (2000°F) na minutę, po czym były dochładzane wodą do temperatury niższej niż 65°C (150°F).

Stale krzemowe były walcowane na zimno do końcowego wymiaru, odwęglane w temperaturze 830°C (1525°F) w atmosferze zawierającej wilgotny wodór, pokrywane manganem i poddawane końcowemu wyżarzaniu skrzynkowemu w temperaturze 1200°C (2200°F) przez 24 godziny w wilgotnym wodorze.

Tabela 3

0,18 mm (7 milicali)
Wymiar pośredni	Cls	P -15
(cale)	(mm)	W/funt	W/kG	H-10
0,019	0,48	6 6	0,387	0,853	1843
0,021	0,53	6	0,386	0,851	1844
0,023	0,58		0,382	0,842	1846
0,23 mm (9 milicali)
Wymiar pośredni	Cls	P -15
(cale)	(mm)	W/funt	W/kG	H-10
0,021	0,53	6 fi	0,423	0,932	1847
0,023	0,58	fi	0,417	0,919	1848
0,025	0,63		0,413	0,910	1849

167 045 ciąg dalszy tabeli 3

0,28 mm (11 milicali)
Wymiar pośredni			P- 15
		Cls
(cale)	(mm)		W/funt	W/kG	H-10
0,022	0,56	4 c	0,481	1,060	1845
0,024	0,61	□ fi	0,478	1,054	1849
0,026	0,64		0,472	1,040	1848

Bazując na wynikach ze stanu techniki, docelowe wartości ubytków rdzenia 15 kGa dla materiałów o wymiarze 0,18 mm (7 milicali), 0,23 mm (9 milicali) i 0,28 mm (11 milicali) wynosiły odpowiednio 0,867 W/kG (0,390 W/funt), 0,933 W/kG (0,420 W/funt) i 1,067 W/kG (0,480 W/funt). Należy zauważyć, że dla każdego z materiałów 0,18 mm, 0,23 mm i 0,28 mm (7,9 i 11 milicali) osiągnięto niewielką poprawę ubytków rdzenia w wymiarach pośrednich ze stanu techniki. Większą poprawę osiągnięto przy większych pośrednich wymiarach. Ukazuje to jasno, że optymalny wymiar pośredni przesunął się do góry po zastosowaniu cyklu wyżarzania pośredniego, według niniejszego wynalazku. Należy zauważyć, że przenikalność H-10 również uległa poprawie dla większych wymiarów pośrednich.

Niniejszy wynalazek został więc opisany w zastosowaniu do częściowo austenitycznych stali krzemowych o zorientowanym regularnym ziarnie. Całkowicie ferrytyczne stale nie podlegają przekształceniu struktury krystalicznej typu b c c w strukturę f c c. Może to być określone przez wskaźnik stabilności ferrytu (FSI), obliczony następująco:

FSI = 2,54 + 40,53 x (C + N) + 0,43 x (Mn + Ni) + 0,22 x Cu - 2,65 x Al - 3,95 x P -1,26x (Cr + Mo)-Si

Skład posiadający wskaźnik FSI równy lub mniejszy niż 0,0 jest całkowicie ferrytyczny. Wzrastająca w kierunku dodatnim wartość wskaźnika charakteryzuje wzrastający udział objętościowy austenitu. Dla składu całkowicie ferrytycznego, gwałtowne chłodzenie może być zapoczątkowane przy końcu wygrzewania, ponieważ nie występuje wogóle austenit i dlatego etap wolnego chłodzenia nie jest wymagany.

Możliwe są modyfikacje wynalazku bez odchodzenia od jego istoty.

167 045

(3o) VHniVH3dW31

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1.00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania stali krzemowej o zorientowanym regularnym ziarnie, mającej grubość od 0,18 mm do 0,46 mm (7-18 milicali), znamienny tym, że wytwarza się gorące pasmo ze stali krzemowej zawierającej, w procentach wagowych, od około 2,5% do około 4,0% krzemu, usuwa się zgorzelinę z gorącego pasma, walcuje się je na zimno do wymiaru pośredniego i poddaje się materiał o pośrednim wymiarze wyżarzaniu pośredniemu, wygrzewając w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 1150°C (2100°F) w czasie od około 1 sekundy do około 30 sekund, następnie chłodzi się materiał wolno od temperatury wygrzewania do temperatury od około 540°C (1000°F) do około 650°C (1200°F), z szybkością chłodzenia mniejszą niż 835°C (1500°F) na minutę, po czym chłodzi się szybko do temperatury od około 315°C (600°F) do około 540°C (1000°F), z szybkością chłodzenia większą niż 835°C (1500°F) na minutę, przy czym dochładza się wodą, a następnie walcuje się na zimno tę stal krzemową do końcowego wymiaru, odwęgla się, pokrywa się odwęgloną stal krzemową separatorem wyżarzeniowym i poddaje się ją końcowemu wyżarzaniu do uzyskania wtórnej rekrystalizacji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się gorące pasmo ze stali o zawartości krzemu w procentach wagowych około 3,15%.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewa się materiał w wyżarzaniu pośrednim w czasie od około 3 do 8 sekund.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewa się materiał w wyżarzaniu pośrednim w temperaturze od około 900°C (1650°F) do około 930°C (1700°F).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wygrzewa się materiał w wyżarzaniu pośrednim w temperaturze około 915°C.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chłodzi się wolno materiał do temperatury około 595^OC±30°C (1100°F±50°F).
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wolne chłodzenie prowadzi się z szybkością chłodzenia od około 280°C (500°F) do około 585°C (1050°F) na minutę.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybkie chłodzenie prowadzi się z szybkością chłodzenia od około 1390°C (2500°F) do około 1945°C (3500°F) na minutę.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się wyżarzanie pośrednie wygrzewając materiał w temperaturze około 915°C (1680°F) i w czasie od około 3 do 8 sekund, po czym chłodzi się wolno z szybkością chłodzenia od około 280°C (500°F) do około 585°C (1050°F) na minutę, kończy się to wolne chłodzenie w temperaturze około 595°C ±30°C (1100°F ±50°F) i następnie chłodzi się szybko z szybkością chłodzenia od około 1390°C (2500°F) do około 1945°C (3500°F) na minutę.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się gorące pasmo ze stali krzemowej zawierającej, w procentach wagowych, do około 0,10% węgla, około 0,025% do 0,25% manganu, około 0,01% do 0,035% siarki i/lub selenu, około 2,5% do około 4,0% krzemu, mniej niż około 100 ppm aluminium, mniej niż około 50 ppm azotu, jeżeli konieczne dodatku boru i/lub miedzi, w której resztę stanowi żelazo.
11. 11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym że zawartość krzemu, w procentach wagowych, wynosi 3,15%.

    167 045