PL71048B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: USS Engineers and Consultants, Inc., Pittsburgh (Stany Zjednoczone Ameryki) —mmmmmm^——¦— ^—*¦ ¦—^~ —^^—^—^—^——^ Sposób wytwarzania blachy ze stali niskoweglowej, zwlaszcza do ukladów magnetycznych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania blachy ze stali niskoweglowej, zwlaszcza do ukladów magnetycznych.Do wytwarzania elementów rdzeni magnetycznych w urzadzeniach elektrycznych takich, jak silniki, pradnice, transformatory i podobne, stosuje sie szeroko blachy ze stali krzemowej ze wzgledu na wyzsze wlasnosci magnetyczne. Te korzystne wlasnosci magnetyczne, mianowicie wysoka przenikalnosc magnetyczna, wysoka opornosc elektryczna i niskie straty na histereze zmniejszaja do minimum szkodliwa przemiane energii elektrycznej na cieplo i umozliwiaja wskutek tego wytwarzanie urzadzen elektrycznych o wyzszej mocy i wydajnosci. W celu osiagniecia i polepszenia wymaganych wlasnosci magnetycznych blacha ze stali krzemowej musi byc wytwarzana w sposób prowadzony bardzo starannie przy zachowaniu dokladnych parametrów procesu.Dlatego tez blachy ze stali krzemowej sa zasadniczo bardziej kosztowne niz ifine wyroby stalowe walcowane na gladko w sposób konwencjonalny.Do wytwarzania masowego malych elementów wyposazenia elektrycznego w celach konsumpcyjnych, np. zabawek i podobnych przedmiotów, koszt blachy jest chyba najwazniejszym czynnikiem, majacym daleko wieksze znaczenie niz sprawnosc urzadzenia oraz zagadnienie mocy. Dlatego tez w tych przypadkach stosuje sie na elementy rdzeni magnetycznych tansze, bardziej konwencjonalne blachy ze stali niskoweglowej. W zwiazku z tym wytworzyl sie duzy zbyt na blachy ze stali niskoweglowej, które wykazuja wlasnosci magnetyczne mozliwe do stosowania na rdzenie magnetyczne.Przy wytwarzaniu blach z niskoweglowej stali na uklady magnetyczne powinno unikac sie kosztownych operacji, a operacje tansze winny byc nawet doprowadzane do minimalnych rozmiarów. Dlatego tez, chociaz zostaly opracowane szczególowe procesy produkcji blach ze stali niskoweglowej o wyjatkowych wlasnosciach « magnetycznych, nie zostaly one zastosowane przemyslowo, gdyz stosowanie takich procesów podwyzszyloby znacznie koszt wyrobu, chociaz nie podwyzszyloby wlasnosci magnetycznych otrzymanej blachy do zrównania z wlasnosciami blach ze stali krzemowej przy tym samym koszcie wytwarzania. Dlatego tez, w celu zapewnienia wartosci przemyslowej kazdy nowy proces przeznaczony do poprawienia wlasnosci magnetycznych blachy ze stali niskoweglowej musi byc taki, aby koszt produkcji stali nie wzrósl wyraznie. Wzwiazkij z tym, produkuje sie blachy ze stali niskoweglowej na uklady magnetyczne z konwencjonalnych wytopów stali niskoweglowej,1 71 048 zawierajacej mniej niz 0,1% wegla oraz pozostale skladniki na normalnym poziomie stosowanym na wyroby walcowane na zimno. Sposób walcowania jest podobny do stosowanego do innych wyrobów walcowanych na zimno. Poszczególne fazy produkcji sa zwykle ograniczone do walcowania na goraco niskoweglowego wlewka do postaci kesiska, walcowania na goraco kesiska do postaci blachy, wytrawiania walcowanej na goraco blachy, walcowania na zimno wytrawionej blachy dla otrzymania redukcji grubosci 40—80% oraz wyzarzania blachy dla wywolania rekrystalizacji glównie w piecu komorowym do wyzarzania. Czasem stosuje sie warunkowo koncowe walcowanie wykonczajace od 0,5 do 2% w celu wyrównania otrzymanej blachy i lepszego dostosowania do nastepnych operacji wycinania i dziurkowania. Dla polepszenia plaskosci, a w zwiazku z tym, dostosowania do wycinania i dziurkowania, wydluzenia wynikajace wskutek walcowania wykanczajacego winny byc utrzymane w granicach 1—2%.Wytwarzana przemyslowo blacha ze stali niskoweglowej na uklady magnetyczne po przewalcowaniu do grubosci 0,47 mm wykazuje przy 10 kilogausach typowa przenikalnosc magnetyczna w kierunku walcowania rzedu 5000-6000 przy stratach w rdzeniu 3-3,6 W/kg. Dla tej samej grubosci przy 15 kilogausach przenikalnosc magnetyczna znajduje sie w granicach 2000-4000 przy stratach w rdzeniu 6,6-8,8 W/kg. Blachy przewalcowane do grubosci 0,635 mm wykazuja przy 10 kilogausach typowa przenikalnosc magnetyczna w kierunku walcowania w granicach 4200-4800 przy stratach w rdzeniu 3,9-4,4 W/kg, a 2000-3000 przy stratach w rdzeniu 9,2—10 W/kg przy 15 kilogausach.Te wzglednie szerokie granice wlasnosci magnetycznych wplynely na wytworzenie w czesci przemyslu opinii obnizajacej wlasnosci magnetyczne w blachach ze stali niskoweglowych, a podkreslajacej niski koszt produkcji. Pomimo to zaczeto ostatnio domagac sie lepszych wlasnosci magnetycznych, zwlaszcza przy 15 kilogausach bez znacznego wzrostu kosztu. Jak wspomniano wyzej, wytwórcy zostali zmuszeni do polepszenia wlasnosci magnetycznych w tych stalach bez powaznego wzrostu kosztów wytwarzania.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania blachy ze stali niskoweglowej o polepszonych wlasnosciach magnetycznych bez znacznego wzrostu kosztu produkcji, przy stosowaniu walcowania wykonczajacego na zimno do wytwarzania blach ze stali niskoweglowej przeznaczonych na uklady magnetyczne.Cel ten osiagnieto zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze stal niskoweglowa walcuje sie na goraco az do otrzymania blachy o grubosci 1,27—2,54 nim tak, ze jej temperatura znajduje sie w granicach 1038—1 i 10°C, gdy grubosc blachy wynosi okolo 25,4 mm, w granicach 776—882°C, przy zakonczeniu walcowania na goraco i w granicach 482-650°C, gdy blacha jest zwijana, po czym blache oczyszcza sie, walcuje na zimno dla osiagniecia redukcji grubosci rzedu 40-80% i wyzarza dla spowodowania rekrystalizacji. Istota wynalazku polega na tym, ze po wyzarzaniu blache walcuje sie wykonczajaco az do spowodowania wydluzenia plastycznego rzedu 6-10%.Wynalazek jest oparty na ustaleniu, ze walcowanie wykonczajace zimnowalcowanej i wyzarzonej blachy ze stali niskoweglowej w granicach wydluzenia bardzo waskich rzedu 6-10% zwieksza znacznie wlasnosci magnetyczne stali do wartosci nie osiagnych nigdy przedtem w blachach ze stali nie zawierajacych krzemu.Poniewaz inne operacje wytwarzania moga byc w zasadzie takie same, jak stosowane obecnie produkcyjnie, jedyna modyfikacja spowodowana wedlug wynalazku, np. zwiekszenie wydluzenia na skutek walcowania wykonczajacego, nie moze wywolac znacznego wzrostu kosztu wyrobu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1—4 przedstawiaja wykresy obrazujace wyniki badan na doswiadczalnym wytopie opisanych na koncu niniejszego opisu. Wykresy pokazuja przenikalnosc i straty w rdzeniu przy 10 i 15 kilogausach jako funkcje procentowego wydluzenia wynikajacego z walcowania wykonczajacego.W korzystnym rozwiazaniu wedlug wynalazku stal wyjsciowa winna miec sklad zasadniczo ten sam, co obecnie wytwarzana blacha ze stali niskoweglowej. Konkretnie sklad stali jest ograniczony nastepujaco: maksimum 0,10% wegla, 0,40-0,60% magganu, 0,02-0,09% fosforu, maksimum 0,025% siarki i maksimum 0,010% krzemu, reszta zelazo i inne typowe niezamierzone zanieczyszczenia.Sposób wytwarzania blachy stalowej wedlug wynalazku polega na tym, ze wytop stali o podanym wyzej skladzie odlewa sie w postaci wlewka, nastepnie walcuje na goraco do postaci kesiska zgodnie z konwencjonalna praktyka hutnicza. Kesisko nagrzewa sie powtórnie i walcuje na goraco na blache o grubosci 1,524 mm lub w granicach 1,27-2,54 mm w taki sposób aby temperatura stali byla w granicach 1038—1110°Cf gdy grubosc stali wynosi okolo 25,4 mm, a temperatura koncowa po wyjsciu z ostatnich walców znajdowala sie w granicach 776-882 C. Blache chlodzi sie nastepnie za pomoca natrysku wodnego tak, aby byla schladzana od temperatury 482-650°C. Korzystne sa zakresy temperatur 1038-1065°C, gdy grubosc stali wynosi okolo 25,4 mm, a 793-871 °C, gdy stal osiagnela grubosc koncowa.Po ochlodzeniu wytrawia sie stal odpowiednio w celu usuniecia zgorzeliny walcowniczej i nastepnie walcuje na zimno w celu osiagniecia redukcji grubosci rzedu 40-80%. Nastepnie wyzarza sie odpowiednio3 71 048 blache, aby wywolac rekrystalizacje. Wyzarzanie przeprowadza sie korzystnie w piecu komorowym do wyzarzania w temperaturze 602-704°C przez 3-30 godzin.Istota wynalazku polega na zastosowaniu walcowania wykonczajacego blachy po wyzarzeniu rckrystalizujacym w celu wywolania wydluzenia plastycznego w ograniczonym zakresie 6-10% korzystnie 7-9%, a najkorzystniej 8%. Jak to widac z dolaczonych rysunków, wlasnosci magnetyczne stali ulegaja znacznej zwyzce na skutek walcowania wykonczajacego przeprowadzonego we wskazanych wyzej granicach. 1 tak np. blacha przewalcowana do'koncowej grubosci 0,635 mm wedlug wynalazku i badana przy 15 kilogausach moze wykazac przenikalnosc w kierunku walcowania rzedu 4200 przy stratach w rdzeniu okolo 8,4 W/kg. Porównujac to z obecnym stanem techniki, to przenikalnosc w kierunku walcowania i straty w rdzeniu wynosza odpowiednio okolo 3000 i 9,2 W/kg. Ta sama stal przewalcowana wedlug wynalazku do grubosci 0,635 mm badana przy 10 kilogausach wykazuje przenikalnosc w kierunku walcowania rzedu 5200 i straty w rdzeniu okolo 3,3 W/kg w stosunku do wartosci otrzymywanych metoda dotychczasowa odpowiednio 4800 i 3,9 W/kg. Stale niskoweglowe przewalcowane wedlug wynalazku do grubosci 0,47 mm i badane przy 15 kilogausach wykazuja przenikalnosc w kierunku walcowania rzedu 5500 przy stratach w rdzeniu 5,5 W/kg w odróznieniu od wartosci dotychczas osiaganych odpowiednio 4000 i 6,6 W/kg. Przy 10 kilogausach stale o grubosci 0,47 mm wedlug wynalazku wykazuja przenikalnosc w kierunku walcowania rzedu 7200 i straty w rdzeniu rzedu 2,4 W/Kg w odróznieniu od wartosci dotychczas osiaganych odpowiednio 6000 i 2,8 W/kg.Dla zilustrowania charakteru wynalazku przedstawiono nizej przyklad. Do próby uzyto jeden wytop stali o nastepujacej analizie koncowej: wegiel - 0,07% mangan - 0,57% fosfor - 0,06% siarka - 0,021% krzem - 0,003% miedz 0,01% nikiel - 0,01% chrom - 0,02% molibden - 0,01% cyna - 0,006% Wytop zostal odlany do wlewnicy i najpierw przewalcowany do postaci kesiska, a nastepnie na blache gruba o grubosci 15,24 mm. Walcowanie na goraco dokonano w ten sposób, ze blacha przy grubosci 25,4 mm miala temperature okolo 1065°C i wychodzila z walców koncowych majac temperature okolo 782°C. Przed zwijaniem blacha walcowana na goraco byla ochlodzona do temperatury okolo 637°C za pomoca natrysku wodnego.Goraco walcowana blache podzielono nastepnie na piec grup i przewalcowano na zimno na rózne grubosci tak, ze mozna bylo przez walcowanie ostateczne lub wygladzajace, nastepujace po wyzarzeniu wprowadzac rózne stopnie odksztalcenia przy redukcji grubosci blach do jednego z dwóch rodzajów grubosci ostatecznej.Grubosci posrednie, ostateczne i stopnie walcowania wygladzajacego sa zestawione w tablicy.Po redukcji do posredniej grubosci wyzarzano blachy w komorach przez 12 godzin w temperaturze okolo 650°C w atmosferze azotu, zawierajacej 10% wodoru imajacej punkt rosy w temperaturze okolo 21°C.Nastepnie blachy zostaly przewalcowane wygladzajaco, jak to pokazano w tablicy i pociete na paski próbne.Wzdluzne pasy próbne wyzarzano przez jedna godzine w temperaturze okolo 788°C w tej samej co wyzej atmosferze dla usuniecia naprezen wyniajacych z przecinania i pomierzono nastepnie wlasnosci magnetyczne przy 60 Hz. Otrzymane wyniki zestawiono w tablicy i przedstawiono graficznie na dolaczonych rysunkach fig. 1-4, na których umieszczono wykresy przenikalnosci i straty w rdzeniu w funkcji procentowego wydluzenia plastycznego przy 10 i 15 kilogausach. Przewazajacy wplyw walcowania wykonczajacego w granicach 6—10% wydluzenia ject jasno wykazany. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania blachy ze stali niskoweglowej zwlaszcza do ukladów magnetycznych, w którym stal walcuje sie na goraco, az do otrzymania blachy o grubosci 1,27-2,54 mm tak, ze jej temperatura znajduje sie w granicach 1038-1110°C, gdy grubosc blachy wynosi okolo 2,54 mm, w granicach 776-882°C przy zakonczeniu walcowania na goraco i w granicach 482-680°C, gdy blacha jest zwijana, po czym blache oczyszcza sie walcuje na zimno dla osiagniecia redukcji grubosci rzedu 40-80% i wyzarza sie dla spowodowania rekrystalizacji, znamienny tym, ze po wyzarzeniu blache walcuje sie wykonczajaco, az do spowodowania wydluzenia plastycznego rzedu 6—10%.4 71048 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze blache walcuje sie wykonczajaco, az do spowodowania wydluzenia plastycznego rzedu 7-9%. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze blache walcuje sie wykonczajaco, az do spowodowania wydluzenia plastycznego równego 8%. Tablica rozkladu redukcji i wlasnosci magnetycznych przy czestotliwosci 60 Hz Grubosc posrednia mm 0,478 0,495 0,508 0,519 0,564 Wydluzenie w% 1,6 5,5 8,0 10,2 20,0 Redukcja w% Blacha 1,5 5,1 7,8 9,3 16,7 lOkilogausów Straty w rdzeniu W/kg o grubosci 0,47 3,352 3,197 2,470 2,911 3,263 Przenikalnosc mm 5618 5629 7246 5905 5391 15 kilogausów Straty w rdzeniu W/kg 8,159 6,769 5,601 6,659 7,541 Przenikalnosc 2055 5004 5456 4639 3409 Blacha o grubosci 0,635 mm 0,645 0,668 0,686 0,699 0,762 1,6 5,0 8,0 10,0 20,0 1,5 4,9 7,8 9,1 16,7 4,057 4,035 3,308 4,057 4,234 4761 4545 5155 4348 4348 10,187 9,327 8,357 9,570 10,341 2679 4054 4286 3661 300071048 FIG. /. 9*V*K»C ^W»w»w $ 10 i* 14 /$ 19 tO // *4 FIG.

2. JU. -u JL. -X. -U 9ro»6oic 0,635 ^ 9V PL