CS196310B2

CS196310B2 - Process for preparing electromagnetic silicon steel

Info

Publication number: CS196310B2
Application number: CS763262A
Authority: CS
Inventors: Frank Angelo Malagari Jr
Original assignee: Allegheny Ludlum Ind Inc
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1976-05-17
Publication date: 1980-03-31
Also published as: DE2620593A1; DE2620593C2; MX3444E; ATA349276A; YU122576A; RO69741A; US4000015A; HU173793B; ES447956A1; NL7605108A; AT363972B; BR7602956A; FR2324742B1; GB1516594A; SE7605555L; IN155336B; CA1057173A; PL107020B1; ZA762671B; SE430613B

Description

Vynález se týká způsobu výroby křemíkové ocele s orientovanými zrny.

Ztráty v jádru u křemíkové ocele s orientovanými zrny představují měřítko účinnosti elektromagnetických zařízení vyrobených z této ocele. Jelikož ztráty v jádru vytvářejí teplo, které musí být odvedeno a rovněž představují nízkou účinnost, je nutno ztráty v jádru snížit na co možná nejmenší množství. Toto je v podstatě možné při vysokých pracovních indukcích, které se stávají více a více obvyklými v souvislosti s nyní vyvíjeným vybavením.

Způsobem podle vynálezu se snižují ztráty v jádru u křemíkové ocele s obsahem boru a orientaci zrn krychle na hranu. Zejména paik se snižují tyto ztráty v jádru u ocelí pečlivou kontrolou rosného bodu atmosféry obsahující vodík, která se používá pro oduhličení.

Je tedy úkolem vynálezu vytvořit nový zdokonalený způsob výroby křemíkové ocele s orientovanými zrny.

Podstata způsobu výroby elektromagnetické křemíkové ocele obsahující bor, mající orientaci krychle na hranu, u něhož se připraví 'tavenina obsahující v % hmotnostních 0,02 až 0,06 % uhlíku, 0,0006 až 0,0080 procenta boru, do 0,0100 % dusíku, 2,5 až

4,0 °/o křemíku, která se odlévá, válcuje za tepla, válcuje za studená, oduhličí a žíhá na konečnou strukturu podle vynálezu, spočívá v tom, že se ocel oduhličí na obsah uhlíku pod 0,02 % v atmosféře obsahující vodík mající rosný bod —6,6 °C až 15,5 °C, například v atmosféře obsahující pouze vodík nebo směs vodíku a dusíku.

Vyšší účinek způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se u křemíkové ocele sníží ztráty v jádru a tak elektromagnetická zařízení vyrobená z této ocele mají daleko vyšší účinnost. Teplo, které se vytváří ztrátapii jádra, se sníží na minimum a není proto třeba je odvádět. Zlepšení magnetických vlastností ocele se pak projeví ve zlepšených magnetických vlastnostech celého elektromagnetického zařízení.

S úspěchem byla jako atmosféra použita plynná směs obsahující 80 % dusíku a 20 % vodíku. Malé změny v rosném bodě vodíku způsobují podstatné změny ve vlhkosti. Množství vody při 26,66 °C je sedmkrát větší než při —1,11 °C.

Rosný bod je nutno udržovat mezi —6,66° Celsia a 9°C a s výhodou mezi —1,11°C a 1,22 °C. Nízké rosné body jsou žádoucí z toho důvodu, že magnetické vlastnosti se s nimi odpovídajícím způsobem zlepšují. Avšak stupeň oduhličení se rovněž snižuje se snižujícími se rosnými body, neboť méně kys trku jeschopné vázat se s uhlíkem. Závěrem lže konstatovat, že rosné body nad — 6,66^CC lze použít pro zlepšení odpovídají čího oduhličení. Přebytečný uhlík nedovolí sekundární rekrystalizace, která má vliv na vlastní orientaci a zpětně na magnetické vlastnosti ocele. Dále, přebytečný zbytkový uhlík může způsobit, že orientovaná ocel se převede na magnetickou ocel změnou formace karbidů železa.

Zlepšení magnetických vlastností vlivem sušší atmosféry podle vynálezu není zřejmé u ocelí bez boru (oceli obsahující pouze zbytkový bor). Zjistilo se, že tavenina sestávající z 0,02 až 0,06 % hmot, uhlíku, 0,015 až 0,11 θ/ο manganu, 0,015 až 0,05 % síry, 0,0006 až 0,0080 % boru do 0,0100 % dusíku, 2,5 až 4,0 % křemíku do 0,5 % mědi, do 0,008 % hliníku, zbytek železo, je nejvhodnější pro Zipůsob podle vynálezu. Ostatní taveniny obsahující bor jsou uvedeny v USA patentovém spisu č. 3 873 381.

Dále bude popsáno několik příkladných provedení způsobu podle vynálezu.

Přikladl

Dva vzorky, vzorek A a B, křemíkové ocele byly odlity a z této tavby bylá vytvořena křemíková ocel mající orientaci krychle na hranu. Složení této tavby je uvedeno v tabulce I.

TABULKA I

Složení (v % hmotnostních)

C Mn S В N Si Cu AI	Fe
0,03 0,035 0,031 0,0010 0,0050 3,15 0,24 0,005	zbytek do 100 %

Způsob výroby vzorků zahrnoval ohřívání při zvyšující se teplotě po několik hodin, válcování za tepla ,na tlouštíku od 2,032 do

2,54 mm, žíhání při 898 °C, válcování za studená na tloušťku 1,524 mm, žíhání při teplotě 950 °C, válcování za studená na tloušťku 0,274 mm, oduhličení při teplotě 800 °C ve vodíkové atmosféře a konečné žíhání při maximální teplotě 1176 °C ve vodíku. Rosný bod vodíkové oduhličovací atmosféry byl udržován na 4-27 °C pro vzorek A a na —4,4 °C pro vzorek B.

Vzorky А а В byly testovány na permeabilitu a ztráty v jádru. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v následující tabulce II.

Vzorek	TABULKA II Ztráta v jádru W/kg Permeabilita (při 796 A/m]
A В	1,589 1853 1,498 1889

Z tab. II je zřejmé, že způsob výroby podle vynálezu vysoce zlepšuje vlastnosti křemíkové ocele mající orientaci krychle na hranu. Zlepšení je vidět jak u ztráty v jádru, tak u permeability, jestliže je rosný bod vodíku snížen z 27 °C u vzorku A na —4,4°C u vzorku B. Poznamenává se, že ztráta v jádru pro vzorek В je 1,498 W/kg, zatímco pro vzorek A je podstatně vyšší.

Příklad II na z něho křemíková ocel stejným způsobem jako u vzorku A a B, s výjimkou toho, že byl oduhličen v atmosféře obsahující 80 až 20 % vodíku mající rosný bod —4,4°C. Složení vzorku C bylo stejné jako vzorku A a B.

Vzorek C byl testován na permeabilitu a ztrátu v jádru. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v následující tab. III.

Třetí vzorek, vzorek C, byl odlit a vyrobeTABULKA III

Vzorek

Ztráta v jádru (W/kg)

Permeabilita (při 796 A/m)

1,498

1874 í9 6310

Tab. III jasně ukazuje, že předmět podle vynálezu je vhodný i při použití atmosféry obsahující pouze dusík a vodík. Ve skutečnosti vlastnosti dosažené s dusíko-vodíkovou atmosférou se ukázaly zcela srovnatelné s těmi, které byly dosaženy s vodíkovou atmosférou (viz vzorek B, tab. II).

Příklad 3

Čtyři skupiny čtyř vzorků, vzorků D až Dd, E až Ei, F až Fi a G až G4 křemíkové ocele byly odlity a z tavby byla zhotovena křemíková ocel mající orientaci krychle na hranu. Složení tavby je uvedeno v následující tab. IV.

TABULKA IV

Složení (v % hmotnostních)

C Mn S В N Si Cu Al Fe.

0,031 0,032 0,030 0,0011 0,0048 3,18 0,21 0,004 zbytek do 100 %

Způsob výroby vzorků byl stejný jako u příkladu 1, s ivýjimkou rosného bodu oduhličovací atmosféry. Vzorky Di, Ei, Fi, Ci byly oduhličovány ve vodíkové atmosféře, mající rosný bod —4 °C. Rosný bod atmosféry vzorku Dz, Ez, Fz a G2 byl 1,6 °C. Pro vzorky D3,

Ез a G3 a vzorky D4, E4, F4 a G4 byly 10 °C, resp. 21 °C.

Vzorky byly testovány .na permeabilitu a ztráty v jádru. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v následující tab. V. V tab. V je rovněž uveden obsah uhlíku po oduhličení.

TABULKA V

Vzorek	Rosný-bod (°C)	Uhlík (%)	Ztráty v jádru (W/kg)	Permeabilita (při 796 A/m)
Di	+4	0,018	1,432	1872
D2	+1,6	0,019	1,423	1869
D3	+10	0,016	1,310	1870
D4	+21	0,004	1,492	1848
El	+4	0,021	1,335	1886
E?	+16	0,018	1,313	1874
Ез	+10	0,016	1,381	1875
El	+21	0,006	1,454	1858
Fi	+4	0,019	1,311	1877
Fz	+16	0,016	1,302	1886
F3	+10	0,013	1,417	1864
F4	+21	0,002	1,525	1838
Gi	+4	0,015	1,342	1882
G2	+ 16	0,015	1,337	1890
G3	+10	0,010	1,415	1869
Gt	+21	0,004	1,492	1845

Tab. V opět demonstruje, jak je vysoce výhodný způsob podle vynálezu. Zlepšení je vidět jak u ztráty v jádru, tak u permeability, klesne-li rosný vod vodíku ze 21 °C na úroveň pod 15,5 °C. Rovněž je z tab. V patrno, jaké je zlepšení vlastností v úrovni rosných bodů okolo—4°C a jak maximální zlepšení vlastností nastává při rosných bodech okolo 1,6 °C. Minimální použitý rosný bod u předmětu vynálezu byl uveden shora a je —6,6 °C. Rovněž jsou výhodné shora uvedené rosné body —4,4°C až 7,2 °C.

Hodnoty uvedené v tab. V uvádějí obsah uhlíku vzorků po oduhličení a jasně ukazují, že se odstraní méně uhlíku, jakmile je atmosféra sušší. To se dá očekávat, neboť oduhličení vyžaduje kyslík a při tomto způsobu se kyslík dodává vlhkostí.

P ř í к 1 a d 4

Dva vzorky, vzorek Hal, křemíkové ocele byly odlity a zhotovena z nich křemíková ocel stejným způsobem jako u vzorků A a B. Vzorek H byl oduhličen ve vodíkové atmosféře mající rosný bod 21 °C. Vzorek I byl oduhličen ve vodíkové atmosféře mající rosný bod —4,4 °C.. Složení vzorků Hal je uvedeno v následující tab. VI.

198310

c	Mn	S	TABULKA VI Složení (v hmotnostních %) В N Si	Cu	AI	Fe
0,22	0,39	0,30	0,0003 0,0100 3,0	0,19	0,005	zbytek

do 100 %

Poznamenává se, že vzorky obsahovaly litu a ztrátu v jádru. Výsledky zkoušek jsou pouze 0,0003 % boru. uvedeny v následující tab. VII.

Vzorky H а I byly zkoušeny na permeabi-

Vzorek	TABULKA VII Ztráta v jádru (W/kg) Permeabilita (při 796 A/m)
H I	1,483 1855 1,483 1872

Z tab. VII je zřejmé, že ztráta v jádru zůstávala stejná, byl-li rosný bod vodíku snížen ze 21 °C na —4,4°C (vzorek I). Vzorky H а I měly pouze zbytkový bor a jak bylo shora uvedeno, zlepšení magnetických vlast ností vlivem sušší atmosféry podle předmětu vynálezu není zřejmý u ocelí neobsahujících bor. Ocele obsahující pouze zbytkový bor.

Claims

Způsob výroby elektromagnetické křemíkové ocele obsahující bor, mající orientaci krychle na hranu, u něhož se připraví tavenina obsahující v % hmotnostních 0,02 až 0,06 % uhlíku, 0,0006 až 0,0080 % boru, do 0,0100 % dusíku, 2,5 až 4 % křemíku, která se odlévá, válcuje za tepla, válcuje za stu dená, oduhličí a žíhá na konečnou strukturu, vyznačený tím, že se ocel oduhličí na obsah uhlíku pod 0,02 % v atmosféře obsahující vodík mající rosný bod —6,6 °C až 15,5° Celsia, například v atmosféře obsahující pouze vodík nebo směs vodíku a dusíku.