PL68889B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 09.X.1967 Wegry Opublikowano: 10.XII.1973 * 68889 KI. 18c,7/02 MKP C21d7/02 Wspóltwórcy wynalazku: Mihaly Stefan, Zoltan Hegedus, Fulóp Balazs Wlasciciel patentu: Csepeli Femmii, Budapeszt (Wegry) Blacha stalowa walcowana na zimno do celów elektrotechnicznych o izotropowych wlasciwosciach magnetycznych oraz sposób jej wytwarzania Przedmiotem wynalazku jest blacha stalowa walcowana na zimno o izotropowych wlasciwosciach magnetycznych do celów elektrotechnicznych oraz sposób jej wytwarzania.Znane sa tasmy i blachy stalowe stosowane w produkcji transformatorów, walcowane na zimno z tak zwana tekstura Gossa, charakteryzujaca sie zorientowanymi wlasciwosciami magnetycznymi.Wada znanych tasm i blach wytwarzanych przez walcowa¬ nie na zimno jest to, ze ich wlasciwosci magnetyczne uzalez¬ nione sa od wlasciwego kierunku walcowania, podczas gdy przy niewlasciwych kierunkach wystepuja niekorzystne wla¬ sciwosci magnetyczne. Na przyklad, stratnosc walcowanej na zimno tasmy o dobrej jakosci z tekstura Gossa wynosi w kie¬ runku walcowania 0,48 W/kg, wzglednie 1,37 W/kg w kierun¬ ku prostopadlym, podczas gdy jej indukcja w polu magne¬ tycznym o natezeniu 25 A/cm wynosi w kierunku walco¬ wania 18900 Gs, natomiast w kierunku prostopadlym tylko 14200G.W zwiazku z powyzszym z tasm, które maja takie wlasci¬ wosci magnetyczne, moga byc wytwarzane tylko takie trans¬ formatory, w których kierunek linii pola magnetycznego jest zgodny z kierunkiem walcowania tasm.Przez tloczenie walcowanych na goraco blach transforma¬ torowych z teksturowanych tasm i blach transformatoro¬ wych nie moga byc wytwarzane zwykle rdzenie w ksztalcie liter E, I i M. Spowodowalo to rozwój sposobów wytwarza¬ nia transformatorów z rdzeniami zwijanymi wzglednie zwija¬ nymi i prasowanymi. Sposoby te sa jednak bardzo kosztow¬ ne.Ze wzgledu na wyzsza cene i trudniejsza obróbke walco- ao 25 SO wanych na zimno tasm ze zorientowanymi wlasciwosciami magnetycznymi, obecnie transformatory o nieduzych rozmia¬ rach wytwarza sie glównie z walcowanych na goraco blach stalowych z izotropowymi, to jest niezorientowanymi wlasci¬ wosciami magnetycznymi.Wada tego rozwiazania jest to, ze w celu zmniejszenia strat przemagnesowywania, zawartosc krzemu w tych bla¬ chach jest dosc wysoka i przekracza 4%. W nastepstwie wyzszej zawartosci krzemu, blachy walcowane na goraco przy takiej samej stratnosci charakteryzuja sie mniejsza h dukcja niz blachy, walcowane na zimno. Ponadto blachy takie sa bardziej lamliwe, niz blachy walcowane na zimno.Lamliwosc ta jest przyczyna trudnosci przy tloczeniu i zwieksza znacznie zuzycie narzedzi.Celem wynalazku jest opracowanie walcowanej na zimno blachy stalowej o izotropowych wlasciwosciach magnetycz¬ nych do celów elektrotechnicznych oraz opracowanie takiego sposobu jej wytwarzania, który za pomoca walcowania na zimno i krótkotrwalej obróbki cieplnej umozliwia ekono¬ miczne wytwarzanie tasm i blach stalowych o malej strat- nosci i izotropowych wlasciwosciach magnetycznych dla ce¬ lów elektrotechnicznych.Zadanie to zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem dzieki temu, ze walcowana na zimno dla celów elektrotech¬ nicznych blacha atalowa o Izotropowych wlasciwosciach magnetycznych przy zawartosci krzemu wagowo najwyzej 4%, zawiera wagowo 0,05-0,5% glinu i/lub co najmniej 3 czesci na milion galu.Przy zawartosci krzemu wagowo najwyzej 4%, blacha sta¬ lowa wedlug wynalazku zawiera wagowo 0,10-0,15% glinu 6888968889 i 30-60 czesci na milion galu.Sposób wytwarzania walcowanej na zimno blachy stalo¬ wej dla celów elektrotechnicznych wedlug wynalazku polega na tym, ze w walcowanym wlewku o zawartosci krzemu wa¬ gowo najwyzej 4% reguluje sie zawartosc glinu i galu do war¬ tosci, .wynoszacych wagowo 0,05-0,5% glinu i/lub co naj¬ mniej 3 czesci na milion galu albo 0,10-0,15% glinu i 30-60 czesci na milion galu walcuje sie wlewek na goraco w znany sposób, po czym w ten sam sposób walcuje sie go na zimno i poddaje sie obróbce cieplnej, przeprowadzajac nagrzewanie do temperatury wyzarzania zmiekczajacego przed koncowym etapem walcowania na zimno, ewentualnie przaprowadzajac równiez nagrzewanie do temperatury koncowej obróbki ter¬ micznej przy szybkosci nagrzewania co najmniej 150°C/min, zwykle 300-500°C/min, przy czym wyzarzanie zmiekczaja¬ ce przeprowadza sie co najmniej przez okres 2 minut w tem¬ peraturze co najmniej 700°C, a nastepnie przeprowadza sie ostateczne walcowanie na zimno dla zmniejszenia grubosci od 3 do 10%, korzystnie 4-6%, ponadto koncowa obróbke ter¬ miczna przeprowadza sie w atmosferze redukujacej lub obo¬ jetnej w temperaturze 800-1000°C co najmniej przez okres 2 minut Zgodnie ze sposobem wcalug wynalazku podczas konco¬ wej obróbki termicznej blach walcowanych na ostateczny wymiar, w okresie oziebiania w temperaturze pomiedzy 600°C i 300°C w atmosferze pary wodnej, na górnej powierz¬ chni tasm tworzy sie izolujaca warstwa tlenku.Przy wykonywaniu tloczonych czesci i rdzeni z blach walcowanych na ostateczny wymiar, koncowa obróbka ter¬ miczna przeprowadzana jest w temperaturze 800-1150°C, co najmniej przez okres 5 minut w atmosferze redukujacej albo obojenej. W koncowej fazie obróbki termicznej tych czesci i rdzeni celowe jest stosowanie wirujacego pola magne¬ tycznego w okresie chlodzenia ponizej punktu Curie.Koncowa obróbka termiczna czesci i rdzeni tloczonych na ostateczny wymiar z rozwalcowanej blachy powinna byc zastosowana celowo tam, gdzie zaklad posiada mozliwosci dla przeprowadzenia obróbki termicznej tasm stalowych dla celów elektrotechnicznych walcowanych na zimno i posia¬ dajacych izotropowe wlasciwosci magnetyczne.W przypadku koncowej obróbki termicznej czas jej trwa¬ nia zalezy od temperatury, przy czym w nizszych temperatu¬ rach niezbedna jest dluzsza obróbka termiczna.Odpowiednia teksture blach, wytwarzanych w ostatnim etapie walcowania na zimno mozna uzyskac przez okreslone zmniejszenie grubosci walcówki wówczas, gdy stosuje sie okreslone ilosci glinu i/lub galu, zawartych we wlewku stalo¬ wym, a nagrzewanie do temperatury odpuszczania stosuje sie przed ostatnim etapem walcowanie na zimno, a nastepnie przeprowadza sie z duza predkoscia nagrzewanie do tempera¬ tury koncowej obróbki termicznej.W przypadku przeprowadzonej koncowej obróbki ter¬ micznej wytloczonych, uksztaltowanych na pozadany wy¬ miar kawalków blach walcowanych na zimno wlasciwosci magnetyczne wyrobu moga byc jeszcze bardziej popiawione przez zastosowanie wirujacego pola magnetycznego w odcin¬ ku oziebianym, znajdujacym sie w temperaturze ponizej punktu Curie.Magnetyczne dzialanie podczas obróbki termicznej bylo stosowane dotychczas tylko w zorientowanym polu magnety¬ cznym, przy czym anizotropia magnetyczna zostala przez to dzialanie zwiekszona. Mozna bylo wiec oczekiwac, ze dzia¬ lanie w wirujacym polu magnetycznym, w przypadku rdze¬ nia o strukturze izotropowej moze byc szkodliwe w nasteps¬ twie zmniejszenia izotropi i.Zgodnie z wynalazkiem mozna wiec osiagnac korzystniej¬ sze wlasciwosci magnetyczne tasm i blach stalowych z izotro¬ powymi wlasciwosciami magnetycznymi, za pomoca krótko¬ trwalej obróbki termicznej, wówczas, jezeli walcowany wle- s wek stalowy zawiera pewna ilosc glinu i/lub galu. Okazalo sie równiez, ze jezeli stalowy wlewek zawiera pewna ilosc glinu i/lub galu, to czas trwania koncowej obróbki termicznej moze byc wielokrotnie obnizony, przy czym nie nastepuje szkodliwy dla wlasciwosci magnetycznych wplyw starzenia, io jezeli koncowe walcowanie na zimno przeprowadza sie dla zmniejszenia grubosci od 3 do 10%.Ogólnie rzecz biorac, tasmy walcowane na zimno wyka¬ zuja liczne zalety w stosunku do tasm walcowanych na gora¬ co. ls Tolerancja wymiaru, jakosc plaszczyzny górnej i poloze¬ nie poziome tasm walcowanych na zimno sa lepsze, niz blach walcowanych na goraco. Wynika z tego, ze wypelnienie prze¬ strzeni przy rdzeniach prasowanych z tasm walcowanych na zimno, jest bardziej korzystne, niz przy rdzeniach prasowa¬ no nych z blach walcowanych na goraco.Przy wytwarzaniu rdzeni z tasm walcowanych na zimno, które sa rozciagane na odpowiednia szerokosc w zaleznosci od celu zastosowania, ilosc odpadu jest o wiele mniejszaa, niz przy obróbce blach walcowanych na goraco o zwykle stoso- 35 wanych wymiarach.Przy obróbce tasm nie wystepuje odpadowy scinek bocz¬ ny, jak tez dzieki zastosowaniu niekonczacych sie tasm nie wystepuja scinki czolowe.Mozliwe jest równiez zwiekszenie zdolnosci produkcyjnej ao przy tloczeniu rdzeni, gdyz zastosowanie tasm umozliwia wykorzystywanie automatów tloczacych o duzej zdolnosci produkcyjnej.Szczególna korzyscia stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku jest to, ze eliminuje sie istotne wady dotychczas stoso- 95 wanych sposobów. Przy tloczeniu czesci i rdzeni, szczególnie zas przy zastosowaniu niedostatecznie przygotowanych lub zuzytych narzedzi, unika sie tworzenia sie zagiec, oraz od¬ ksztalcen, wystepujacych wzdluz brzegów i powodujacych pogorszenie, w niektórych przypadkach do okolo 25% wlas- 4o ciwosci magnetycznych wyrobu.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku mozliwe jest skrócenie czasu trwania koncowej obróbki termicznej z 4 go¬ dzin na kilka minut, przy czym nalezy zwrócic uwage na fakt, ze przy dotychczas stosowanych sposobach czas trwania 4s koncowej obróbki termicznej przekraczal 100 godzin, przy czym pomimo przeprowadzonego walcowania dla zmniejsze¬ nia grubosci od 3 do 10%, nic pojawiaja sie zadne objawy starzenia.Sposób wedlug wynalazku który umozliwia wytwarzanie so tasm transformatorowych, walcowanych na zimno o lepszej jakosci i wlasciwosciach magnetycznych, niz wlasciwosci blach transformatorowych walcowanych na goraco, moze byc stosowany na skale przemyslowa.Umozliwia on wytwarzanie tasm z oksydowana górna po- 55 wierzchnia, a wiec zaopatrzona w warstwe izolujaca.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku nie tworzy sie zadna szkodliwa tekstura i w zwiazku z tym anizotropia magnetyczna produkowanych tasm nie przekracza 15%.Podczas gdy stratnosc blachy na przyklad o grubosci 60 0,35 mm walcowanej na goraco wynosi zwykle 1,1-1,8 W/kg, a uzyskanie stratnosci ponizej 1,1 W/kg moze nastapic tylko przez zastosowanie specjalnej technologii, a ponadto wartosci indukcji B25 wynosza 14400-14500 Gs, sposób wedlug wynalazku umozliwia osiagniecie stratnosci 6$ 0,8-1,1 W/kg i indukcji ponad 15500 Gs.5 68889 6 Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony na podstawie ponizszych przykladów, odnoszacych sie do tasmy o gru¬ bosci 0,3S mm.Przy kl ad L W piecu lukowym wytworzono stop zelazo-krzemowy, który posiada nominalna wartosc krzemu § okolo 2,9% oraz zawartosc glinu okolo 0,18% i nieznaczne ilosci zanieczyszczen. Wlewek stalowy walcuje sie na goraco do grubosci 2,0-2,2 mm. Po wytrawieniu pólprodukt wal¬ cuje sie na zimno, az do osiagniecia po wielu etapach gru¬ bosci okolo 0,37 mm. Nastepnie pólprodukt nagrzewa sie io w piecu do temperatury 860°C z predkoscia nagrzewania 400-500°C/min i przez okres 3 minut utrzymuje sie te tem¬ perature. Wyzarzanie zmiekczajace przeprowadza sie w at¬ mosferze amoniaku rozkladowego o temperaturze rosy mie¬ dzy '+ 20°C a + 50°C. Po tym nastepuje ostateczne walco- 15 wanie od grubosci 0,37 mm do 0,35 mm.Przewalcowanc tasmy poddaje sie obróbce termicznej w piecu o temperaturze 900°C, w redukujacej atmosferze ochronnej, tak, by material pozostawal przez okres 7 minut w tej temperaturze. Dla wytworzenia warstwy izolujacej/ 90 atmosfere pieca reguluje sie tak, ze poddane ogrzewaniu tas¬ my przechodza podczas ich ochladzania od temperatury 58(f C do temperatury 300°C przez strefe, która jest wypel¬ niona redukujacym gazem obojetnym i o temperaturze rosy pomiedzy +20°C+50°C ib Wytwarzane w ten sposób tasmy z przylegajaca warstwa oksydowana moga byc nie tylko nawiniete na szpule, lecz takze pociete na kawalki, jak plytki Uzyskana stratnosc wynosi 1,08 W/kg.Przykladu. Uksztaltowane kawalki blach, wytwo- to rzone tak, jak w przykladzie I, o grubosci okolo 0,35 mm w piecu o temperaturze 900°C w redukujacej atmosferze ochronnej o zawartosci 25% H3 i 75% Na, poddaje sie obrób¬ ce termicznej przez okres 1 godziny. Stratnosc wytworzo¬ nego wyrobu wynosi 1,03W/l^{. si Przyklad III. Proces przebiega tak, jak przedstawiono w przykladzie I, z tym, ze zawartosc glinu w stopie wynosi 0,09%. Otrzymane tasmy stalowe wykazuja stratnosc okolo 1,09 W/kg.P r z y k l a d IV. W piecu lukowym wytwarza sie stop 40 zelazo-krzemowy, który ma nominalna zawartosc krzemu okolo 2,9% i nominalna zawartosc glinu okolo 0,10%, oraz nieznaczna ilosc zanieczyszczen. Glin zostal wprowadzony wprzedstopie glinu i galu, zawierajacym wagowo 1% galu.Nastepnie postepuje sie tak, jak w przykladzie I. Otrzymane 4$ tasmy stalowe posiadaja stratnosc okolo 0,88 W/kg.Przyklady.W indukcyjnym piecu tyglowym wytwa¬ rza sie stop zelazo-krzemowy, który posiada nominalna za¬ wartosc krzemu okolo 3,1% i zawartosc galu okolo 40 mg/kg, a tylko nieznaczne ilosci zanieczyszczen. Nastep- so nie postepuje sie w taki sposób, jak w przykladzie I. Otrzy¬ mane tasmy stalowe wykazuja stratnosc okolo 0,90 W/kg.'.. Przyklad VI. W piecu lukowym wytwarza sie stop zelazo-krzemowy, zawierajacy 3,2% krzemu i 0,09% glinu oraz nieznaczne ilosci zanieczyszczen. Odlewanie i walcowa- s# nie na goraco stopu przeprowadza sie w sposób, przedsta¬ wiony w przykladzie I. Po wytrawieniu przeprowadza sie wielostopniowe walcowanie na zimno, az do grubosci 0,50 mm, potem pólprodukt przebywa w piecu w temperatu¬ rze 720°C przez okres 4 godzin dla dokonania obróbki ter- 60 micznej w egzotermicznej atmosferze ochronnej. Nastepnie pólprodukt walcuje sie na zimno do grubosci okolo 0,38 mm. Tasmy nastepnie nagrzewa sie w piecu w atmosfe¬ rze redukujacej z szybkoscia nagrzewania 400-500°C/min, do temperatury 800°C iw tej temperaturze wytrzymuje sie 6§ je przez okres 5 minut Nastepnie walcuje sie je ostatecznie z grubosci 0,38 mm na grubosc 0,35 mm.Przewalcowanc na zalozony wymiar tasmy wygrzewa sie w temperaturze 900°C i w atmosferze gazowego amoniaku rozkladowego o temperaturze rosy + 20°C + 50°C przez okres 12 minut.Przyklad VII. Proces przebiega tak, jak w przykla¬ dzie II, z tym, ze uksztaltowane kawalki blach w okresie oziebiania podczas koncowej obróbki termicznej po osiagnie¬ ciu temperatury okolo 700° C, poddaje sie dzialaniu wiruja¬ cego pola magnetycznego o natezeniu okolo 15.Otrzymane w ten sposób kawalki blach posiadaja strat¬ nosc okolo 0,96 W/kg.Przyklad VIII. Proces przebiega tak, jak w przykla¬ dzie IV, z tym, ze uksztaltowane kawalki blach wytlacza sie z walcowanych tasm o grubosci okolo 0,35 mm bez konco¬ wej obróbki termicznej, a nastepnie poddaje sie je obróbce termicznej w piecu o temperaturze 900°C w atmosferze gazu obojetnego przez okres 1 godziny.W okresie oziebiania, w sposób przedstawiony w przykla¬ dzie VII, stosuje sie pole magnetyczne. Wytworzone w ten sposób kawalki blach wykazuja stratnosc okolo 0,79 W/kg. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Blacha stalowa walcowana na zimno do celów elektro¬ technicznych o'izotropowych wlasciwosciach magnetycz¬ nych, znamienna tym, ze przy zawartosci krzemu wagowo najwyzej do 4% zawiera wagowo 0,05-0,5% glinu i/lub co najmniej 3 czesci na milion galu.

2. Blacha wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze przy za¬ wartosci krzemu wagowo najwyzej do 4% zawiera wagowo 0,10-0,15% glinu i 30-60 czesci na milion galu.

3. Sposób wytwarzania tej blachy wedlug zastrz. 1-2, znamienny tym, ze w walcowanym wlewku stalowym o za¬ wartosci krzemu wagowo najwyzej 4% reguluje sie zawartosc glinu i galu do wartosci, wynoszacych wagowo 0,05-0,5% glinu i/lub co najmniej 3 czesci na milion galu albo 0,10-0,15% glinu i 30-60 czesci na milion galu, walcuje sie wlewek na goraco w znany sposób, po czym w ten sam spo¬ sób walcuje sie go na zimno i poddaje obróbce cieplnej, prze¬ prowadzajac nagrzewanie do temperatury wyzarzania zmiek¬ czajacego przed koncowym etapem walcowania na zimno, ewentualnie przeprowadzajac równiez nagrzewanie do tempe¬ ratury koncowej obróbki termicznej przy szybkosci nagrze¬ wania co najmniej 150°C/min, zwykle 300-500°C/min, przy czym wyzarzanie zmiekczajace przeprowadza sie co najmniej przez okres 2 minut w temperaturze co najmniej 700°C, a nastepnie przeprowadza sie ostateczne walcowanie na zim¬ no dla zmniejszenia grubosci od 3-10%, korzystnie 4-6%* ponadto koncowa obróbke termiczna przeprowadza sie w atmosferze redukujacej* lub obojetnej w temperaturze 800-1000° C, co najmniej przez okres 2 minut

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze podczas koncowej obróbki termicznej tasmy walcowane na ostatecz¬ ny wymiar ochladza sie w temperaturze miedzy 600°C a 300°C w atmosferze pary wodnej, przez co na górnej po¬ wierzchni tasm tworzy sie izolujaca warstwa tlenku.

5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze koncowa obróbke termiczna przeprowadza sie w temperaturze 800-1150°C w atmosferze redukujacej lub obojetnej co naj¬ mniej przez okres 5 minut

6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze podczas koncowej obróbki termicznej w okresie cl rodzenia ponizej punktu Curie stosuje sie wirujace pole magnetyczne. PL PL