Tasma transformatora z blachy walcowanej na zimno o przestrzennym zgrupowaniu skladników i sposób jej wytwarzania Przedmiotem wynalazku jest tasma transforma¬ torowa i blacha walcowana na zimno o przestrzen¬ nym zgrupowaniu skladników i sposób ich wy¬ twarzania.Jak wiadomo, ukazanie sie w roku 1935 tasm transformatorowych o tak zwanym przestrzennym zgrupowaniu skladników spowodowalo znaczny postep techniczny w budowie transformatorów. Ta¬ kie tasmy daja sie bardzo latwo magnesowac w kierunku walcowania, a ich wlasnosci magne¬ tyczne sa szczególnie dobre w kierunku wzdluz¬ nym. I tak na przyklad strata mbcy Vk) tasmy o grubosci 0,35 mm wynosi nie •wiecej niz 0,48W/kg, a jej indukcja w polu magnetycznym 25 AW/cm B25 = 18 900 G.Wlasnosci 'magnetyczne tasmy w kierunku po¬ przecznym, to znaczy prostopadle do kierunku wal¬ cowania ,sa jednak mniej 'korzystne, poniewaz stra¬ ta mocy V10 wynosi 1,37 W/kg, a B25 = okolo 12 200 G. Wskutek zlych wlasnosci magnetycznych w kierunku 'poprzecznym moga byc wytworzone z tasm 'transformatorowych o przestrzennym zgru¬ powaniu skladników tylko takie transformatory, w których kierunek linii natezenia pola magne¬ tycznego zgadza sie z kierunkiem walcowania tas¬ my (na przyklad magnetowody tasmowe przecina¬ ne).Jest równiez znane, ze wlasnosci magnetyczne odbiegaja nieznacznie w kierunku walcowania i w kierunku poprzecznym nie tylko w tasmach 10 15 25 30 transformatorowych i blachach walcowanych na zimno, ale takze w tych wyrobach o izotropowych wlasnosciach magnetycznych, lecz osiagane w tych tasmach optymalne wlasnosci magnetyczne sa zna¬ cznie gorsze niz odpowiednie wlasnosci tasm o przestrzennym .zgrupowaniu skladników. Strata mocy V10 wynosi tu bowiem od 0,8 do 1,5 W/kg, a indukcja przy natezeniu pola 25 AW/cm ma wartosc Ii4500 G.Wlasnosci magnetyczne tasm izotropowych i blach nie sa jednak wystarczajace do celów ele¬ ktrotechnicznych o duzych wymaganiach. Tego ro¬ dzaju wymagania moga byc zadawalajace tylko w przypadku zastosowania tasm transformatoro¬ wych o szesciennym zgrupowaniu skladników da¬ jacych sie bardzo latwo magnesowac w dwóch kierunkach, to znaczy w kierunku walcowania i w kierunku poprzecznym w plaszczyznie blachy.Tasmy transformatorowe o szesciennym zgrupo¬ waniu skladników posiadaja szereg zalet, polega¬ jacych szczególnie na tym, ze ich wlasnosci ma¬ gnetyczne sa bardzo korzystne, poniewaz strata mocy V10 wynosi .zarówno w kierunku wzdluznym, jak i poprzecznym od 0,4 do 0,6 W/kg, przenikal- nosc magnetyczna poczatkowa U5 wynosi od 1500 do 5000 G/Oe, a maksymalna przenikalnosc U5 osiaga wartosc od 25000 do 50000 G/Oe. Korzystne jest równiez to, ze wartosci magnetyczne w kie¬ runku wzdluznym sa prawie takie same, jak w kie¬ runku poprzecznym. Dzieki temu umozliwione jest 8014880148 3 4 , wytwarzanie róznych rdzeni w ksztalcie litery "E", "U", i "M" za pomoca prostych sposobów.Za pomoca tasm transformatorowych walcowa¬ nych na zimno o szesciennym zgrupowaniu sklad¬ ników moga byc 'osiagniete takie same wlasnosci magnetyczne jak w 45-procentowych stopach ze¬ laza i niklu, na przyklad Permalloy B, a indukcja znacznie przewyzsza wartosci osiagane w stopach zelaza i niklu.Do wytwarzania tasm i blach o szesciennym zgrupowaniu skladników stosuje sie szereg zna¬ nych sposobów. Jednym z nich jest sposób, po¬ legajacy na zastosowaniu stopu, zawierajacego od 2 do 4% Si, lub zamiast czesci skladników Si alu¬ minium. Ze stopem tym stapia sie jeszcze od 0,05 do 0,3% mianganu i nieco niklu, po czym walcuje sie ten stop na goraco do grubosci okolo 3 mm, a nastepnie walcuje sie go na zimno z trzema do pieciu wyzarzeniami miedzyoperacyjnymi do grubosci-od 0,04 do 0,20 mm, a w koncu ogrzewa sie go przez dluzszy czas trwajacy eonajmniej 24 godziny w temperaturze od 1200 do 1300°C w su¬ chej atmosferze wodoru o punkcie rosy ponizej --50°C.Szescienne zgrupowanie skladników moze byc w znany sposób polepszone przez zastosowanie w czasie ostatniej obróbki cieplnej w poblizu po¬ wierzchni tasmy stopu niklu lub materialów ce¬ ramicznych zawierajacych nikiel.Tworzenie szesciennego zgrupowania skladników, moze byc osiagniete równiez w ten sposób, ze dwa ostatnie wyzarzenia miedzyoperacyjne przeprowa¬ dza sie w temperaturze od 1100°C do 1300°C.Na szescienne zgrupowanie skladników mozna równiez wplywac korzystnie przy zachowaniu okreslonych warunków atmosfery gazowej w cza¬ sie ostatniej obróbki cieplnej przez doprowadze¬ nie malej ilosci siarkowodoru.Tasmy transformatorowe o szesciennym zgrupo¬ waniu skladników moga byc takze wytwarzane ze stali krystalicznej przez walcowanie jej na goraco, a nastepnie przez obróbke cieplna, przy zastosowa¬ niu miedzyoperacyjnego walcowania na zimno, je¬ zeli w czasie ostatniej obróbki cieplnej stosuje sie sucha atmosfere wodoru lub próznie.Do wytwarzania tasmy o szesciennym zgrupo¬ waniu skladników mozna stosowac gotowa tasme o przestrzennym zgrupowaniu skladników przez dalsze jej walcowanie z dwustopniowym wyzarza¬ niem miedzyoperacyjnym oraz przez opisana juz ostatnia obróbke cieplna. Znane jest wreszcie wy¬ twarzanie tasm krzemowo-zelaznych o szesciennym zgrupowaniu skladników przez walcowanie ich pod katem 45 lub 90° w plaszczyznie blachy.Wszystkie te znane sposoby maja te wspólna niedogodnosc, ze wymagaja one bardzo dokladne¬ go przestrzegania technologii wytwarzania. Juz nieznaczne bowiem odchylenie w sposobie walco¬ wania (liczba odksztalcen i ich wymiar), albo w wyzarzeniach miejdzyoperacyjnych, wzglednie nieznaczne tylko zmiany w zawartosci zanieczy¬ szczen stopu wplywaja niekorzystnie na powsta¬ wanie szesciennego zgrupowania skladników.Takze okolicznosc, ze przy jednakowym umiesz¬ czeniu rdzenia moga. powstac rózniace sie wlasnos¬ ci magnetyczne, stanowi równiez niedogodnosc zna¬ nych sposobów. Z tych wlasnie powodów jest bar¬ dzo trudno wytwarzac tasmy transformatorowe o szesciennym zgrupowaniu skladników na skale przemyslowa.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogod¬ nosci znanych sposobów oraz podanie sposobu, za pomoca którego moga byc wytwarzane w sposób prosty, tani i masowy tasmy transformatorowe i blachy o szesciennym zgrupowaniu skladników.Sposób ten polega na dodaniu okreslonej ilosci galu do stali, zawierajacej maksimum 4°/o • wago- wwych Si, wskuteg czego zmieniaja sie nadzwy¬ czaj korzystnie wlasnosci magnetyczne stopów ze¬ laza i krzemu oraz podwyzsza sie znacznie two¬ rzenie sie szesciennego zgrupowania skladników, a ponadto material ten jest mniej wrazliwy na odchylenia od technologii walcowania i obróbki cieplnej.Stop zawierajacy gal daje szereg korzystnych efektów, 'poniewaz pozwala na zmiane temperatu¬ ry pierwotnej rekrystalizacji, a liczba ziaren po¬ wstalych w czasie pierwotnej rekrystalizacji jest znacznie podwyzszona tak, ze wtórna rekrystali¬ zacja moze byc przeprowadzona w nizszych tem¬ peraturach, a wielkosc ziaren jest bardziej rów¬ nomierna. Wszystko to oddzialywuje korzystnie na wlasnosci magnetyczne i ilosc ziaren o szescien¬ nym zgrupowaniu skladników ustawionych wlas¬ ciwie osiaga wielkosc od 80 do 90%.Wskutek obecnosci sladów galu rozpuszczonego w metalu zmieniaja sie znacznie w czasie ostat¬ niej obróbki cieplnej energie powierzchni krysta¬ licznej i granice krystalizacji lub wartosci te wply- ^ waja korzystnie na kierunek tworzenia sie szes- ciosciennego zgrupowania skladników.Wskutek zmiany czasu trwania ostatniej obróbki cieplnej i zastosowania w danym przypadku pola magnetycznego 'mozliwe jest w czasie chlodzenia ustalenie stosunku maksymalnej przepuszczalnosci tasm do szesciosciennego zgrupowania skladników wewnatrz dalszych granic.Efekt stopu galu moze byc podwyzszony przez dodanie okreslonej ilosci jednego lub kilku dal¬ szych metali, na przyklad niklu lub miedzi.Wszystkie te zalety okazaly sie nadspodziewanie korzystne, poniewaz dotychczas uwazano, ze jest celowe utrzymywanie zanieczyszczen i materialów stopowych stopu zelaza i krzemu, uzywanych do wytwarzania tasm transformatorowych, w jak naj¬ mniejszej ilosci lub obecnosc wszystkich czesci sto¬ pu oprócz manganu, aluminium i "krzemu uwazano jako nadzwyczaj niedogodne.W przypadku zastosowania galu lub innego sto¬ pu z innymi metalami mozna osiagnac przy skle¬ janiu uzwojen lub przy utlenianiu, albo przy za¬ nieczyszczeniu powierzchni tasmy w czasie kon- , cowej obróbki cieplnej korzystny wynik przez wlaczenie lub wlozenie drutu lub tasmy, wykona¬ nej ze stopu zelaza, zawierajacego od 0,5 do 6% aluminium.Tasma transformatorowa walcowana na zimno o szesciosciennym zgrupowaniu skladników wedlug wynalazku zawiera maksimum 4% wagowych krzemu, od 0,0001 do 0,20% wagowych, a zwlasz- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6080148 cza od 0,04 do 0^06% wagowych galu oraz 0,05% wagowych, a zwlaszcza od 0,2 do 0,4% wagowych niklu i od 0 do 0,5% wagowych, a zwlaszcza od 0,2 do 0,3% wagowych miedzi.Przedmiotem wynalazku jest równiez sposób wy¬ twarzania tasmy transformatorowej i blachy, po¬ legajacy rna tym, ze sie przez .zastosowanie stali zawierajacej maksi¬ mum 4% wagowych krzemu i stapianie jej z 0,0001 do 0,20% wagowych, a zwlaszcza od 0,04 do 0,06% wagowych galu, z 0 do 0,5% wagowych, a zwlaszcza od 0,2 do 0,4% wagowych niklu i z 0 do 0,5% wagowych, a zwlaszcza od 0,2 do 0,3% wagowych miedzi oraz przed ostatnia obróbka cie¬ plna przy nawijaniu tasmy stosuje sie pomiedzy zwojami, lub czesciami rdzeniowymi jako ma¬ terial rozdzielajacy drut lub tasme wykonane ze stopu zelaza, zawierajacego od 0;5 do 6,0% alu¬ minium.Ten sposób ma szereg zalet, poniewaz jest on znacznie prostszy od znanych sposobów i 'pozwala na jego stosowanie przy wyzszych tolerancjach technologicznych. Polepszona jest równiez znacz¬ nie sila koercji i indukcja, a takze strata mocy tasmy. W produkcie koncowym okolo 80 do 90% ziarn znajduje sie w prawidlowym polozeniu.Koncowej obróbce cieplnej moga byc poddane zarówno "tasmy, jak i gotowe rdzenie.Sposób ten moze byc przeprowadzany takze przez zastosowanie znanych urzadzen, uzywanych do¬ tychczas do wytwarzania tasm transformatorowych o przestrzennym zgrupowaniu skladników.Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony bli¬ zej na kilku przykladach.Przyklad IW indukcyjnym piecu próznio¬ wym wytwarza sie stop zelaza i krzemu o zawar¬ tosci 'minimalnej krzemu 3,2%, 0,05% galu i 0,35% niklu, przy bardzo malej zawartosci zanieczysz¬ czen, z wsadu czystego zelaza dobrej jakosci, z zelazo-krzemu o zawartosci 98,5% krzemu i alu¬ minium o zawartosci mniej niz 0,5%, a takze z ni¬ klu metalicznego. Zanieczyszczenia stopu nie prze¬ kraczaja nastepujacych wartosci: 0,05% wodoru, 0,015% siarki, 0,03% chromu, 0,03% molibdenu, 0,03% wanadu 0,03% wolframu, 0,01M tytanu i 0,005% tlenu.Ten stop walcuje sie no goraco w temperatu¬ rze wyjsciowej od 1100 do 1150°C do grubosci 3 mm. Przed ostatnim stolem walcowniczym tem¬ perature tasmy utrzymuje sie powyzej 900°C.Z tasm usuwa sie zgorzeline za pomoca bejcy zawierajacej kwas siarkowy, a nastepnie tasme wy¬ zarza sie w temperaturze 800°C w ciagu 2 godzin w atmosferze wodoru w punkcie rosy +i20°C. Z ko¬ lei tasme walcuje sie na zimno do grubosci 0,80 mm, po czym po odtluszczeniu przeprowadza sie w ciagu 2 godzin jej obróbke cieplna w tem¬ peraturze 850°C w atmosferze wodoru o punkcie rosy —30°C, a nastepnie walcuje sie tasme ponow¬ nie na zimno do grubosci 0,30 mm i po odtlusz¬ czeniu jej w ciagu 2 godzin w temperaturze 1000aC ogrzewa sie ja w prózni 10—8.Tasme, której powierzchnia jest czysta metalicz¬ nie, walcuje sie znowu na zimno za pomoca wal¬ ców polerowanych do grubosci 0,10 mm. Pomiedzy uzwojeniami odtluszczonej tasmy wklada sie tasme zebrowana o czystej powierzchni wykonana ze stali zawierajacej aluminium.Przygotowana w ten sposób cewke tasmowa pod- 5 daje sie z kolei obróbce cieplnej w prózni 10—* torów w temperaturze od 550 do 700°C przez 2 godziny, a nastepnie podwyzsza sie temperature do 1100°C i w tej temperaturze utrzymuje ja przez 20 godzin. Po zakonczeniu obróbki cieplnej wsad chlodzi sie w piecu do temperatury 500°C. 85% ziaren tak wytworzonej tasmy ma wlasciwe ulo¬ zenie zgrupowania skladników, iprzenikalnosc. po¬ czatkowa U5 tasmy wynosi 4200 G/Oe, a maksy¬ malna przenikalnosc 45000 G/Oe.Przyklad II. Z tasmy wykonanej ze stopu o skladzie podanym w przykladzie I usuwa sie za pomoca bejcy zawierajacej kwas siarkowy zgo¬ rzeline, a nastepnie tasme te poddaje sie tempe¬ raturze 800°C w ciagu 2 godzin obróbce cieplnej w mokrej atmosferze wodoru o punkcie rosy +!20°C. Z kolei tasme te walcuje sie na zimno na kilku stolach walcowniczych do grubosci 1,0 mm a po odtluszczeniu jej poddaje sie ja obróbce cieplnej w temperaturze 850°C przez 2 godziny w atmosferze wodoru o punkcie rosy —30°C. Po tej czynnosci walcuje sie znowu do grubosci 0,45 mm, a nastepnie po jej odtluszczeniu poddaje sie ja powtórnie obróbce cieplnej w ciagu 2 go¬ dzin w prózni 10—* torów, w temperaturze 1000°C.Tasme, której powierzchnia jest czysta metalicz¬ nie, walcuje sie pózniej na zimno polerowanymi krazkami na kilku stolach walcowniczych - az do grubosci 0,20 mm, Po tym walcowaniu postepuje sie podobnie, jak w przykladzie I.Przepuszczalnosc poczatkowa U5 tak wytworzo¬ nej tasmy wynosi 4100 G/Oe, a maksymalna prze¬ puszczalnosc 37000 G/Oe.Przyklad III. W tym przypadku postepuje sie równiez, jak w przykladzie I, jednakze zawar¬ tosc krzemu w stopie ustala sie na 2,6% wago¬ wych, niklu na 0,30% wagowych, a zawartosc galu na 0;05% wagowych.Przepuszczalnosc poczatkowa U5 tak otrzymanej tasmy wynosi 4000 G/Oe, a maksymalna przepu¬ szczalnosc 37000 G/Oe.Przyklad IV. Tu postepuje sie, jak w przy¬ kladzie I, jednakze ostatnia obróbke cieplna prze¬ prowadza sie w temperaturze 1100°C w ciagu 5 godzin.Przepuszczalnosc poczatkowa U5 wynosi tu 3300 G/Oe, a maksymalna przepuszczalnosc 24500 G/Oe.Przyklad V. Tu postepuje sie równiez, jak w przykladzie I, jednak ostatnia obróbke cieplna przeprowadza sie w suchej atmosferze wodoru o punkcie rosy —50°C w temperaturze 1200°C i temperature te utrzymuje sie przez 20 godzin.W ten sposób otrzymuje sie tasme, której prze¬ puszczalnosc poczatkowa wynosi 3700 G/Oe, a prze¬ puszczalnosc maksymalna 37000 G/Oe.Przyklad VI. W tym przypadku postepuje sie takze jak w przykladzie I, tylko z tasmy wy¬ cina sie przed ostatnia obróbka cieplna wymaga¬ ne blachy rdzeniowe, a obróbke cieplna przepro¬ wadza sie w ten sposób, ze blachy rdzeniowe pod- 20 25 30 35 40 45 50 55 6080148 8 daje sie w czasie chlodzenia przy osiagnieciu tem¬ peratury 700°C dzialaniu pola magnetycznego o na¬ tezeniu pola od 10 do 20 Oe. Przepuszczalnosc po¬ czatkowa U5 tak wykonanych blach rdzeniowych wynosi 4000 G/Oe, a ich przepuszczalnosc maksy¬ malna 63000 G/Oe. PL PL PL PL