Opis patentowy opublikowano: 25.02.1977 84290 MKPC21di/30 1 ¦ Int. Cl.2 C21D 1/30 Twórca wynalazku; Uprawniony z patentu: USS Engineers and Consultants, Inc., Pittsburgh (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób wytwarzania blachy zelazokrzemowej o zorientowanych ziarnach .Przedmiotem .wynalazku jest' sposób wytwarza- nia blachy zelazokrzemowej o zorientowanych ziar¬ nach przez wyzarzanie w zamknietej skrzynce \v atmosferze wodoru, * w temperaturze powyzej 1095°C, walcowanego na zimno arkusza blachy sta¬ lowej, zawierajacej 2,5—3,5% krzemu.Sposoby wytwarzania zelazokrzemowej blachy o zorientowanych ziarnach sa znane i choc niektóre parametry procesów stosowanych na skale techni¬ czna róznia sie w pewnym stopniu, to jednak wszystkie te procesy polegaja na tym, ze najpierw stal walcuje sie na' goraco do grubosci okolo 2 mm, po czym chlodzi, czysci powierzchnie blachy i wal¬ cuje na zimno do grubosci 0,35 mm lub mniejszej, przy czyrn^ stosuje sie dwukrotna redukcje grubosci na zimno, z posrednim wyzarzeniem. Po ostatecz¬ nym walcowaniu na zimno i wyzarzaniu odweglu- jacym blache wyzarza sie w zamknietej skrzyni, w bardzo, wysokiej temperaturze, w celu usuniecia siarki i nadania blasze tekstury o ziarnach zoriento„ wanych, to jest tekstury Goss'a (110) (001), zwanej czesto orientacja szescian na krawedzi. Wprawdzie stosowanie temperatury powyzej 1095°C ma zasadni¬ cze znaczenie "dla spowodowania zadanej orientacji, ale tak wysoka temperatura jest o tyle niedogodna, ze obniza znacznie wytrzymalosc materialu, powo¬ dujac wyboczenie sie brzegów arkusza, jego od¬ ksztalcanie itp. W .zwiazku z tym, w praktyce usu¬ wa sie i zlomuje znieksztalcone brzegi arkusza, co oczywiscie stanowi strate. Jedajeze, nawet po usu¬ nieciu znieksztalconych czesci arkusza, blacha taka nie nadaje sie bezposrednio do stosowania do wielu celów, a to z uwagi na nieodpowiednie wlasnosci magnetyczne. Z tego tez wzgledu utarlo sie w prak- tyce, ze przed dalszym uzyciem arkusza takiej bla¬ chy ponownie wyzarza sie w celu polepszenia pla- skosci,blachy.i jej magnetycznych wlasciwosci.Wynalazek umozliwia wytwarzanie plaskiej, wol¬ nej od naprezen blachy zelazokrzemowej o ziarnach zorientowanych, 'z uniknieciem szkód powodowanych przez wyzarzanie w zamknietych skrzyniach w wy¬ sokiej temperaturze, przy czym arkusze blachy wy¬ twarzanej sposobem wedlug .wynalazku, sa plaskie i maja korzystne wlasnosci magnetyczne, totez zbedne jest ponowne wyzarzanie takiej blachy przed dalszym uzyciem.Produktem wyjsciowym w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku jest walcowany na zimno arkusz stalowy blachy zawierajacej 2,5^-* 3,5% krzemu, poddawany wyzarzaniu w atmosferze wodoru w .temperaturze powyzej' 1095°C, w celu spowodowania orientacji ziaren.Cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze tak wstepnie przygotowany arkusz poddaje sie wyza- rzaniu odprezajacemu w temperaturze 700—1095°C, korzystnie. 700—980°C, a zwlaszcza w temperaturze 815—980°C, w atmosferze nie powodujacej utleniania ani naweglania, pó czym za pomoca walcarki wy¬ dluza sie go o mniej niz 1%, korzystnie o 0,25^r 0,75% i kontynuuje wyzarzanie odprezajace w ten 8429084 290 3 peraturze 700—1095°C, korzystnie w temperaturze 700—815°C, w atmosferze nie powodujacej utlenia¬ nia ani naweglania w ciagu takiego okresu czasu, który jest. wystarczajacy do spowodowania prak¬ tycznie calkowitego odprezenia stali. Przed wysta¬ wieniem stali na dzialanie powietrza chlodzi ja do temperatury ponizej 540°C. ' Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze po znanym wyzarzaniu w zamknietej skrzyni, w wysokiej temperaturze, blache poddaje sie nie¬ stosowanemu dotychczas rozciaganiu i kontunuuje wyzarzanie.odprezajace. Wszelkie inne zabiegi sa w procesie wedlug wynalazku zasadniczo takie same jak w znanycn* sposobach, a mianowicie produktem wyjsciowym jesf pólprodukt w postaci stali * krze¬ mowej walcowanej na .goraco do grubosci okolo 1,8—2.3 rrgri^awierajacej w stosunku wagowym" 2,5—3,5$or,¦ a-- prWrwaznie okolo 3,15% krzemu, przy czym korzystnie stosuje sie stal wytapiana i rafino¬ wana tak, aby utrzymac wysoki stopien czystosci.Stal taka zawiera poza tym zwykle 0,015—0,030% wegla, 0,012-^0,28% siarki, mniej niz 0,015% fos¬ foru i 0,06—0,15% manganu.Przy stosowaniu znanych sposobów, ,ze stali ta¬ kiej odlewa sie i wTalcuje kesiska plaskie, które ' nastepnie walcuje sie na goraco na grubosc okolo 2 mm i zwija w dzialajacej sposobem ciaglym wal¬ carce do walcowania blach na. goraco. Blache wal¬ cowana na goraco nalezy przed walcowaniern na zimno wytrawic, przewaznie w roztworze kwasu siarkowego, w celu usuniecia zgorzeliny walcowni¬ czej. Oczyszczona i przewalcowana na goraco blache walcuje sie nastepnie nax!zimno tak, aby uzyskac < ostateczna r, grubosc wynoszaca zwykle okolo 0,35 mm, przy' czym aby otrzymac te grubosc prze¬ waznie walcuje sie dwukrotnie na zimno, wyza¬ rzajac pomiedzy tymi zabiegami walcowania. Po koncowym zabiegu walcowania i po odwegleniu blachy wyzarza sie w temperaturze powyzej 1095°C w atmosferze wodoru lub gazu zawierajacego wo¬ dór, w celu usuniecia siarki i spowodowania, wtór¬ nej rekrystalizacji, powodujacej w wysokim stopniu zadana orientacje ziaren. Przed usunieciem z atmo¬ sfery zawierajacej wodór zwoje chlodzi sie. Po¬ niewaz zas wyzarzanie w skrzyniach w wysokiej temperaturze trwa zwykle okolo 1 tygodnia, przeto, jak. wyzej wspomniano, blacha mieknie w dosc znacznym stopniu i arkusz ulega odksztalceniom przede wszystkim na brzegach. Wad tych .unika sie sposobem wedlug wynalazku dzieki* temu, ze po trwajacym dluzszy okres czasu wyzarzaniu w ko¬ morze, arkusz poddaje sie walcowaniu wydluzaja¬ cemu i wyzarzaniu w wysokiej temperaturze.Umozliwia to otrzymanie arkuszy blachy plaskiej" nie majacych odksztalcen, przy czym dobre wla¬ snosci, magnetyczne stali zostaja zachowane i stal ta nie wykazuje naprezen.Sposobem wedlug wynalazku,, zwoje wyzarzone w komorze w znany sposób poddaje sie nastepnie ciaglemu, wyzarzaniu odprezajacemu w temperatu¬ rze dostatecznie wysokiej do spowodowania prak¬ tycznie calkowitego zaniku naprezen, bez rekrysta¬ lizacji lub wyraznego wzrostu ziaren, przy czym w poczatkowej'fazie ciaglego wyzarzania zwoje blachy sa poddawane wydluzaniu przez walcowanie na- 4 ciagajace, powodujace wydluzenie nie przekracza¬ jace 1%. Jest rzecza zasadnicza, aby proces wydlu-. " zania prowadzic tylko po ogrzaniu stali do tempe¬ ratury wyzarzania i aby po wydluzeniu zabieg wy-' zarzania odprezajacego byl kontynuowany w. -ciagu okresu czasu dostatecznego do spowodowania zaniku naprezen pozostajacych po procesie wydluzania.Rozciaganie arkusza stali ogrzanej do temperatury wyzarzania odprezajacego powoduje usuwanie od- ksztalcen plaskosci bez równoczesnego ujemnego wplywu na zadane zorientowanie ziaren, pod wa¬ runkiem, ze wydluzenie nie jest wieksze niz 1%.Natomiast kontynuowanie wyzarzania po / wydlu¬ zeniu eliminuje naprezenie powstale podczas wydlu- zania.W celu uzyskania praktycznie biorac calkowitego usuniecia naprezen konieczne jest prowadzenie cia¬ glego wyzarzania odprezajacego w temperaturze po¬ wyzej okolo 700°C, a poniewaz nalezy równiez nie dopuscic do rekrystalizacji i wzrostu ziaren nie zorientowanych,/a takze nie naruszyc zadanych wla¬ snosci magnetycznych stali, przeto temperatura wy¬ zarzania nie powinna byc wyzsza od 1095°C. Oczy¬ wiscie, proces wyzarzania odprezajacego nalezy pro- wadzic w atmosferze nie powodujacej utleniania, ani naweglania.Zabieg wydluzania' powinien byc kontrolowany bardzo dokladnie, aby wydluzenie nie bylo wieksze niz.1%, gdyz wówxzas mikrostruktura stali uleglaby so takim znieksztalceniem, ze przy dalszym, wyzarza¬ niu powstawalyby krysztaly blizniacze, powodujac zmniejszenie stopnia zorientowania i utrate zada¬ nych wlasnosci magnetycznych. Dolna granica stop¬ nia wydluzenia nie ma decydujacego znaczenia, ale 351 aby wydluzenie odnioslo w praktyce skutek po¬ winno wynosic co najmniej okolo 0,25%. Stopien wydluzenia powinien byc clostosowany do stopnia' odksztalcenia arkusza .blachy i jezeli odksztalcenia, te sa znaczne, wówczas w celu. uzyskania plaskosci 40 blachy trzeba stosowac wydluzenie 0,75% lub na¬ wet do 1%. Z drugiej zas strony, jezeli odksztalce¬ nia' sa niewielkie, wówczas dostateczne moze byc wydluzenie o 0,25% lub nawet mniejsze. Przewaz¬ nie stosuje sie .wydluzenie 0,25—0,75%. '5 Proces wedlug wynalazku mozna prowadzic za po¬ moca róznego typu urzadzen. Mozna np. stosowac znany piec do ciaglego wyzarzania, jezeli po stronie wejsciowej jest on wyposazony w urzadzenie umo¬ zliwiajace uzyskanie zadanego wydluzenia po ogrza- 50 niu blachy, np. w urzadzenie w postaci naciaga¬ jacej prostownicy walcowej, albo w postaci 2 par walców naciagajacych. Przy.prowadzeniu prób spo¬ sobem wedlug wynalazku do ogrzewania blachy i powodowania wydluzenia przy regulowanym na- 55 prezeniu .stosowano znany poziomy piec rolkowy.W pierwszej strefie ogrzewano stal" do temperatury 815'—980°C i kontrolowano naprezenie na walcach nawijajacych, aby w tej strefie uzyskac zadane wydluzenie. Nastepnie prowadzono blache do dru- go giej strefy, W której proces wyzarzania prowadzono w temperaturze 700—815°C.Stwierdzono, ze konieczne jest stosowanie" dwóch stref ogrzewania, gdyz w ten sposób mozna lepiej regulowac wydluzanie i. ograniczac je -tylko-do 65 pierwszej strefy. Poniewaz zas naprezenie wydlu-84290 Zajace uzyskuje sie tylko za pomoca walców nawi^ jajacych, przeto blacha jest po przejsciu przez stre¬ fe wydluzania nadal w stanie naprezenia i dlatego, aby nie powodowac dalszego wydluzania, w drugiej strefie stosuje sie nizsza temperature niz w pierw¬ szej, a mianowicie 700—815°C zamiast 815—980°C.Temperatura 700—815°C jest dostateczna . do calko¬ witego usuniecia naprezen, a równoczesnie jest zbyt niska, aby moglo w niej nastepowac wydluzenie.Oczywiscie konieczne jest stosowanie trzeciej strefy, w której przed wyjsciem .-..z pieca i zetknieciem sie z otaczajaca atmosfera blacha ulega ochlodzeniu do temperatury ponizej 540°C.Sposób wedlug wynalazku ilustruje ponizszy przyklad. Do prób stosowano trzy arkusze blachy o ziarnach zorientowanych, otrzymane w piecu elektrycznym z dwóch róznych wytopów. Zwoje A i B otrzymano ze stali zawierajacej wagowo 0,029% wegla, 3,24% krzemu, 0,010% fosforu i 0,024% siarki-, zas zwój C ze stali zawierajacej wagowo 0,029% wegla, 3,37% krzemu, 0,005% fosforu i 0,027% siarki.Blache walcowano w znany sposób do grubosci 0,35 mm i wyzarzano w znany sposób w zamnietej komorze w temperaturze 1135°C w ciagu 30 godzin, Otrzymujac arkusze wykazujace znane uszkodzenia brzegów i wygiecia. Arkusze te poddawano obróbce sposobem wedlug wynalazku, mianowicie wydluzano i wyzarzano w piecu rolkowym o dlugosci .288,6 m, z predkoscia 67,5 m/minute. Piec byl podzielony na 4 glówne strefy. W pierwszej strefie, o dlugosci 21,6 ' m, utrzymywano temperature powyzej 870°C, w- celu ogrzania wprowadzanej zimnej blachy.W drugiej strefie, o dlugosci 90 m, utrzymywano 6 temperature 870°C, w trzeciej strefie, o dlugosci 90 m, utrzymywano temperature 790°C. Czwarta strefa; o dlugosci 87 m, stanowila strefe chlodzenia.Piec byl wypelniony gazem zawierajacym 5% obje- tosciowych wodoru i majacym najwyzsza tempera¬ ture rosy — 3,9°C. Naprezenie na walcach wej¬ sciowych wynosilo 91,2 kG, a ha walcach Wyjscio¬ wych 228 kG. Blacha w otrzymanych arkuszach byla bardzo plaska i nie wykazywala naprezen. Magne- io typzne wlasnosci blach podano w tablicy I. PL