****"-^ Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu: Britisli Steel Corporation, Londyn (Wielka Bry¬ tania) Sposób wytwarzania stali krzemowej (Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali krzemowej do zastosowan elektromagnetycz¬ nych, to jest stali przeznaczonej do tworzenia Obwodów magnetycznych w maszynach elektrycz¬ nych.Wynalazek dotyczy zwlaszcza stali elektrotech¬ nicznych o zorientowanych krysztalach, które ce¬ lowo modyfikuje sie krzemem, • jako srodkiem re¬ dukujacym przewodnosc elektryczna. W celu zaha¬ mowania strat wywolanych pradami wirowymi, powstajacymi przy wzbudzaniu w stali oraz dla nadania stali innych pozadanych wlasciwosci. Tego rodzaje stale krzemowe zazwyczaj zawieraja krzem w ilosci 2,0—4,0% wagowych, w przeciwienstwie do stali niskokrzemowych, w których zawartosc krzemu wynosi na ogól znacznie ponizej 2,0%.Niarmalnlie, sftale na elektromagnesy wytwarza sie z odpowiednich stali ogólnego przeznaczenia, które rafinuje sie w zasadowym procesie tlenowym lub procesie martenowskim i które na ogól zawieraja wegiel w ilosci do 0,035%, azot w ilosci do 0,01%, a pozostalosc stanowi zelazo i ewentualnie przy¬ padkowe zanieczyszczenia.Dla wytworzenia stali krzemowej o uporzadko¬ wanych krysztalach, stal z zasadowego procesu wytapiania modyfikuje sie krzemem do zawarto¬ sci 2,0—4,0% i w tym samym znanym procesie jako pierwiastek stopowy wprowadza sie dodat¬ kowo mangan. Dodany mangan laczy sie w czasie krzepniecia stali z siarka, zazwyczaj obecna w ilosci okolo 0,020%, tworzac siarczek manganu, który w czasie nastepnego grzania slaba, przecho¬ dzi do roztworu i krystalizuje w postaci rozpro¬ szonej w czasie walcowania na goraco tasm z tego slaba. Przypuszcza sie, ze siarczek manga¬ nu w czasie nastepnego przerobu sprzyja uprzy¬ wilejowanemu wzrostowi niektórych krysztalów, w stali oraz wstrzymuje wzrost pozostalych kryszta¬ lów, w wyniku czego otrzymuje siie duze kryszta¬ ly charakteryzujace 'sie przewaznie wskaznikami Millera (110) [001].W tradycyjnych sposobach wytwarzania stali krzemowej jedna z niedogodnosci wynikajacych z zastosowania zawiesiny wytraconego siarczku manganu jako inhibitora wzrostu krysztalów jest jego ograniczona rozpuszczalnosc w stali, co zna¬ cznie ogranicza ilosc wytraconej zawiesiny, a przez to zasieg uprzywilejowanego wzrostu krysztalów.Czyniono pewne próby poprawienia uprzywilejo¬ wanego wzrostu krysztalów przez uzycie srod¬ ków zastepczych o wyzszej rozpuszczalnosci za¬ miast wytraconego siarczku manganu, ale próby te .nie przyniosly pozadanych rezultatów.W ogólnym zarysie wynalazek dotyczy zwiek¬ szenia stezenia inhibitorów Wzrostu krysztalów przy wytwarzaniu stali krzemowej przez uzupel¬ nienie, a nie przez zastapienie, siarczku manganu lub po3obnych substancji juz obecnych w stali 13 9519895198 do granicy ich rozpuszczalnosci. Wynalazek opiera sie na stwierdzeniu, ze wzrost krysztalów moze byc selektywnie hamowany przez wiecej niz jedna obecna w stali substancje wytracona i ze taki uzupelniajacy zwiazek stanowiacy substancje wy¬ tracona moze powstac w reakcji z weglem i/lub azotem juz obecnym w stali, na drodze dodania do stali odpowiednich substancji tworzacych we¬ gliki lub azotki. Odpowiednimi substancjami sa te, które tworza azotki lub wegliki i które moga byc usuniete w trakcie obróbki, aby móc unik¬ nac ^obnizenia wlasnosci magnetycznych. Jednocze¬ snie substancja ta powinna byc tego rodzaju, ze " jesli pozostanie w stali po obróbce koncowej nie obnizy wlasnosci magnetycznych.Wedlug wynalazku, stal krzemowa przeznaczo¬ na do produkcji arkuszy lub tasm blachy o zo¬ rientowanych krysztalach, stosowana ze wzgledu na wlasnosci magnetyczne, poza zelazem i przy¬ padkowymi zanieczyszczeniami zawiera 0Q2—0,06% wagowych wegla, 0,02—0,035% wagowych siarki, (do 0,01% wagowych azotu oraz 2,0—4,0% wago¬ wych krzemu i 0,06—1,10% manganu oraz co naj¬ mniej jedna substancje tworzaca wegliki lub azot¬ ki, w ilosci wystarczajacej do zwiazania sie co najmniej z calkowita iloscia wegla lub azotu za¬ wartego w stali.Korzystnie zawartosc wegla w stali wynosi 0,02—0,035% wagowych. W przypadku, gdy zawar¬ tosc weglików lub azotków jest niewystarczajaca do spowodowania odpowiedniego uprzywilejowa¬ nego, wzrostu krysztalów, zawartosc te mozna zwiekszyc przez uzupelnienie ilosci wegla i/lub azotu w stali lacznie ze zwiekszeniem stezenia substancji tworzacej wegliki lub azotki.Korzystnie substancje taka stanowi pierwiastek, który w postaci azotku moze byc latwo usuniety w trakcie dalszego przerobu, albo, o ile nie moze byc usuniety, nie obniza wlasnosci magnetycznych wytwarzanej stali* Odpowiednim pierwiastkieim tworzacym azotki jest wanad, który wprowadza sie do stali w ilo¬ sci do 0,1% wagowego, z tym, ze. mozna równiez wprowadzac do stali inne pierwiastki takie jak tytan, czy zwiazki tytanu, po czym stal walcuje sie na arkusze lub tasmy dowolnym znanym spo¬ sobem. Odpowiednim pierwiastkiem tworzacym wegliki jest równiez niob lub podobne.Wlewki stali zawierajacej wanad w ilosci do¬ statecznej do reakcji z zawartym w stali azotem walcuje sie znanym sposobem na slaby, które ogrzewa sie w temperaturze 1350—1400°C co poz¬ wala siarczkowi manganu i azotkowi wanadu wejsc do roztworu. / Slaby, walcuje sie nastepnie na go¬ raco na tasmy, które wyzarza sie wygrzewajac w temperaturze 900^950°C, przez okres do 4 minut, przed wstepnym walcowaniem, po którym wyza¬ rzona, goraca 'tasme walcuje sie na zimno do gru¬ bosci okolo dwukrotnie wiekszej od koncowej.W znanym sposobie wstepnie walcowany na zi¬ mno, material poddaje sie miedzystopnioweimu wyzarzaniu wygrzewajac przez okres do 4 minut, w temperaturze okolo 900°C przed koncowym wal¬ cowaniem na zimno do zasadniczo koncowej gru¬ bosci. Po tym nastepuje wyzarzanie ódweglajace w celu obnizenia zawartosci wegla do ponizej 0,005%.Odpowiednie wyzarzanie odweglajace przeprowa¬ dza sie przez ogrzewanie pasm tasmy w tempera¬ turze w zakresie 800—850°C, w atmosferze wil¬ gotnego wodoru, ewentualnie w atmosferze redu¬ kujacej, na przyklad mieszaniny wilgotnego, azotu z wodorem. Odweglona tasme pokrywa sie tlen¬ kiem magnezowym,-zwija w kregi, umieszcza w poijeiminilkaicih i wyzarza wygrzewajac w tempera¬ turze 1150—1200°C przez okres okolo 24 godzin dla uzyskania uprzywilejowanego wzrostu krysz- 1R talów i odpowiednich wlasnosci magnetycznych.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze w obecnosci wa¬ nadu lub innej substancji tworzacej wegliki moz¬ liwe jest pominiecie wstepnego walcowania na zimno i nastepnego miedzystopniowego wyzarza- nia, a mimo wszystko zachowuje sie wlasnosci magnetyczne stali lub wyprodukowanych tasm stosowanych w elektronice.Zgodnie -ze sposobem wedlug wynalazku stal elektrotechniczna, o zorientowanych krysztalach, w postaci arkuszy blachy lub ,tasm walcuje sie z kesów zawierajacych poza zelazem i przypad¬ kowymi zanieczyszczeniami 0,02—0,06% wagowych wegla, 0,02—0,035% wagowych siarki, do 0,01% wagowego azotu oraz 2,0^4,0% wagowych krzemu i 0,06—0,10% wagowych manganu oraz dodatek substancji tworzacej wegliki Lub azotki w ilosci wystarczajacej do polaczenia sie co najmniej z calkowita iloscia wegla lub azotu zawartego w stali. Nastepnie stal walcuje sie na goraco, wy- zarza i walcuje na zimno. W tym czasie w stali tworza sie wegliki lub azotki tytanu lub wanadu sprzyjajace uprzywilejowanemu wzrostowi krysz¬ talów.Kesy ogrzewa sie w temperaturze 1350—1400°C przed walcowaniem na goraco, które prowadzi sie na ogól w temperaturze 1300—900°C, goraca tas¬ me wyzarza sie w temperaturze 900—950°C i wal¬ cuje na zimno w zasadzie do koncowej grubosci przed wyzarzaniem odweglajacym ochlodzonych tasm.Korzystnie jest walcowac gorace kesy do wy¬ miarów grubosci tasmy 1,5—3,0 mm.* Przy wytraconych azotkach wyzarzanie odwe- 50 glajace powinno obnizyc zawartosc wegla do 0,005% lub mniej, chociaz na tym etapie dopuszczalny jest wyzszy poziom wegla, a nawet moze on byc ko¬ rzystny, pod warunkiem, ze nadmiar wegla powy¬ zej 0,005% zostanie usuniety w dalszej obróbce. 55 Przy wytraconych weglikach usuwanie wegla na tym etapie winno byc tak regulowane, aby pozo¬ stawic dostateczna ilosc wegla dla powstania we¬ glików, które w polaczeniu z obecnym siarczkiem manganu dizialaja jako inhibitory wzrostu krysz- eo talów.Nastepnie obniza sie zawartosc wegla do po¬ ziomu ponizej 0,005%. Tak jak w znanym spo¬ sobie, wyzarzona odweglona tasme pokrywa sie tlenkiem .magnezowym przed zwinieciem i wloze- 65 niem do pojemnika, w którym prowadai sie _wy- 40 455 zarzanie wygrzewajac w temperaturze 1200°C przez okres ponad 24 godziny.W jednoetapowym procesie walcowania na zim¬ no wedlug wynalazku wyzarzanie odweglajace ko¬ rzystnie prowadzi sie w temperaturze wyzszej od normalnie stosowanej w znanym procesie dwueta¬ powym. Odpowiednie wyzarzanie odweglajace na¬ stepuje w temperaturze 950—1050°C, chociaz moz¬ na je przeprowadzic w temperaturze powyzej 850°C.Przed wyzarzaniem od^eglajacym przeprowadza sie walcowanie na zimno wyzarzonej tasmy do koncowej grubosci.Przyklad I. Stal pochodzaca z procesu miarte- nowskiego spuszcza sie z pieca w stanie nie us- pokojionym do kadzi. Na tym etapie do stali, któ¬ ra zawiera na ogól 0,03% wegla, 0,029% siarki i 0,0065% azotu, wprowadza sie mangan i krzem do zawartosci 0,085% i 3,19% odpowiednio.Krzem i mangan mozna ewentualnie dodac w pózniejszym etapie zarówno w postaci pierwia¬ stkowej jak i stopu, takiego jak na przyklad ze¬ lazokrzem. Poza Mn do wytopu dodatkowo wpro¬ wadza sie wanad do zawartosci koncowej we wle¬ wku okolo 0,065%, a nawet do 0,10% wagowych.Dla wyprodukowania arkuszy blach stali.lub tasm, kesy walcowane z wlewów zawierajacych zarów¬ no mangan jak i wanad jako potencjalne inhibi¬ tory wzrostu krysztalów, ogrzewa sie w tempe¬ raturze 1400°C w celu walcowania na goraco tasm do grubosci nominalnej 200 mm, przy czym tem¬ peratura konca walcowania wynosi 950°C. Goraca tasme, która zawiera zawiesine wytraconego siar¬ czku manganu oraz azotku jako inhibitorów wzro¬ stu krysztalów, wyzarza sie w temperaturze 910°C przez okolo 2 minuty, po czym poddaje walcowa¬ niu na zimno z jednokrotnym przepustem, do kon¬ cowej grubosci, która na ogól wynosi 0,35 mm dla standardowej stali profilowanej. Po walcowa¬ niu na zimno, tasme poddaje sie wyzarzaniu od- weglajacemu w atmosferze Wilgotnego wodoru wy¬ grzewajac przez okres 4 minut, w temperaturze 1050°C, poprzedzajacemu pokrycie stali tlenkiem magnezowym i wyzarzaniu w pojemniku znanym sposobem.Typowa stal przeznaczona na magnesy i elek¬ tromagnesy wytworzona sposobem wedlug wyna¬ lazku charakteryzuje sie strata w rdzeniu magne¬ su 1,12 waltóiw na kilogram przy 1,5 tesla i 50 Hz.Przeriikalnosc magnetyczna przy 1 kiloamperze na metr wynosi 1,79 tesla. Cyfry te sa calkowicie porównywalne z danymi dla stali krzemowych eleMroltechmiciznyich o zorientowanych krysztalach, wyprodukowanych w drozszym procesie dwueit^po- wiego walcowania na zimno..Przyklad II. Postepowano analogicznie jak w przykladzie I z ta róznica, ze poddano obróbce stal w slabach lub kesach o podobnym skladzie, ale o zawartosci wegla okolo 0,05%. Otrzymano stal o charakterystyce magnetycznej w zasadzie itakliej samej co podana w przykladzie I.W przykladach opisano skrócony proces z jed¬ noetapowym walcowaniem na zimno, ale mozna 6 równiez stosowac proces dluzszy, jesli z jakichs wzgledów bedzie to pozadane. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL