CZ20031687A3 - Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny - Google Patents

Description

Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny

Oblast techniky

Předkládaný vynález se oýká způsobu výroby pásů z 5 elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, přičemž přesněji se týká způsobu, ve kterém se pás, přímo získaný z kontinuálního odlévání kapalné oceli, válcuje za studená, a ve kterém se vyvolává řízení vysrážení částic druhých fází v pásu, přičemž tyto druhé fáze jsou určeny pro řízení růstu zrn po primární rekrystalizaci (primární inhibitory. V dalším kroku, během kontinuálního žíhání za studená válcovaného pásu, se vyvolává další vysrážení částic druhých fází v celé tloušťce pásu, jejichž funkcí je společně s primárními inhibitory řídit orientovanou sekundární rekrystalizaci, čímž 15 se dosahuje textury podporující magnetický tok podél směru válcování.

Dosavadní stav techniky

Pásy z elektrotechnické oceli (Fe-Si) s orientovanými zrny jsou obvykle průmyslově vyráběny jako pásy mající tloušťku v rozsahu mezi 0,18 a 0,50 mm a jsou charakterizovány magnetickými vlastnostmi proměnnými podle dané třídy specifického produkzu. Uvedené třídění v podstatě odkazuje na měrné výkonové ztráty pásu vystaveného daným 25 elektromagnetickým pracovním podmínkám (například P^50Hz při 1,7 Tesla, ve W/kg), které jsou vyhodnoceny podél specifického referenčního směru (směr válcování) . Hlavní využití uvedených pásů je pro výrobu jader transformátorů. Dobré magnetické vlastnosti (silně anizotropní) jsou dosaženy řízením finální krystalické struktury pásu pro dosažení

všech, nebo téměř všech, zrn orientovaných tak, aby měly směr nejsnazší magnetizace (osa <001>) vyrovnaný tím nejdokonalejším způsobem se směrem válcování. V praxi jsou dosahovány finální produkty, které mají střední průměr zrn obecně v rozsahu mezi 1 a 20 mm a mají orientaci vystředěnou kolem Gossovy orientace ( {110}<001>) . Čím menší je úhlové rozptýlení kolem Gossovy orientace, tím lepší je magnetická permeabilita produktu a tudíž menší magnetické ztráty.

Finální produkty, mající nízké magnetické ztráty (ztráty v jádře) a vysokou permeabilitu, mají zajímavé výhody, pokud se týká konstrukce, rozměrů a zisku transformátorů.

První průmyslová výroba výše uvedených materiálů byla popsána US firmou ARMCO na začátku třicátých let minulého (tedy dvacátého) století (US patent č. 1,956,559). Jak je 15 odborníkům dobře známo, od té doby bylo do výrobní technologie elektrotechnických pásů s orientovanými zrny zavedeno mnoho důležitých zlepšení, pokud se týká jak magnetických a fyzikálních kvalit produktů, cen transformátorů tak i racionalizace výrobních cyklů. Všechny

0 existující technologie využívají stejnou metalurgickou strategii pro dosažení velmi silné Gossovy struktury ve finálních produktech, to jest procesu orientované sekundární rekrystalizace, řízeného rovnoměrně distribuovanými druhými fázemi a/nebo segregačními prvky. Tyto nekovové druhé fáze a

5 .

segregační prvky mají naprosto zasadni ulohu pri řízeni (zpomalování) posouvání hranic zrn během finálního žíhání, které spouští proces selektivní sekundární rekrystalizace.

V původní technologii firmy ARMCO využití MnS jako inhibitoru posouvání hranic zrn a v následné technologii, vyvinuté firmou NSC, ve které jsou inhibitory převážně • · · ·

nitridy hliníku (A1N + MnS) (EP 8,385, EP 17,830, EP 202,339), je velmi důležitým vazebním krokem, společným oběma výrobním procesům, ohřev kontinuálně odlévaných desek či předvalků (nebo také ingotů) bezprostředně před válcováním za tepla na velmi vysoké teploty (kolem 1400 °C) po dobu postačující pro zajištění úplného rozpuštění sulfidů a/nebo nitridů hrubě vysrášených během ochlazování desky po odlití, aby potom byly opětovně vysráženy ve velmi jemné a rovnoměrně distribuované podobě v celém základním kovovém materiálu pásů válcovaných za tepla. Podle uvedené známé techniky takové jemné opětovné vysrážení může být započato a dokončeno, rovněž s nastavením rozměrů sraženin, během výrobního procesu, v každém případě ale před válcováním za studená. Ohřev desek (předvalků či ingotů) na uvedené teploty vyžaduje využití speciálních pecí (narážecí pece, výtavné krokové pece, indukční pece) v důsledku tažnosti slitin Fe-3%Si při vysokých teplotách v důsledku tvorby kapalných strusek.

V nedávné době byly vyvinuty nové technologie odlévání kapalné oceli, které jsou určeny pro zjednodušení o n výrobních procesů, aby byly kompaktnější a flexibilnější, a pro snížení nákladů. Inovativní technologií, výhodně využívanou při výrobě pásů z elektrotechnické oceli pro transformátory, je odlévání tenkých desek (předvalků), sestávající z kontinuálního odlévání desek majících obvyklou

5 tloušťku běžných, již předválcováním zpracovaných desek, a tedy připravených pro přímé válcování za tepla, prostřednictvím sekvence kontinuálního odlévání desek, úpravy v kontinuálních tunelových pecích pro zvýšení/udržení teploty desek a dokončovacího válcování na svinovaný pás. Problémy, spojené s využitím uvedené techniky pro výrobu produktu s ·· ····

orientovanými zrny, převážně spočívají v obtížnosti udržovat a řídit vysoké teploty potřebné pro udržení roztoku prvků tvořících druhé fáze, které musí být jemně vysráženy na začátku dokončovacího kroku válcování za tepla, pokud je požadováno, aby ve finálních produktech byly dosaženy nejlepší mikrostrukturní a magnetické charakteristiky.

Technikou odlévání, která potenciálně nabízí největší úroveň racionalizace procesů a vyšší výrobní flexibilitu, je technika sestávající z přímé výroby pásů z kapalné oceli

Ί Ω x (odlévání pásů), která přitom zcela eliminuje krok válcováni za tepla. Toto odlévání pásů je obecně dobře známé a je využíváno při výrobě pásů z elektrotechnické ocelí, přesněji pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny.

Předkladatelé vynálezu jsou přesvědčeni, že pro průmyslový produkt není výhodné použít strategii přímého vytváření inhibitorů růstu zrny, potřebných pro řízení orientované sekundární rekrystalizace, prostřednictvím vysrážení vyvolaného rychlým ochlazováním odlévaných pásů, jak je navrhováno v současné vědecké literatuře a patentech.

²⁰

Tento názor vychází ze skutečnosti, obecně odborníkům velmi dobře známé, že úroveň potřebné inhibice (odporová síla pro posouvání hranic zrn) je vysoká a musí zůstávat v rozsahu omezené oblasti (1800 až 2500 cm“^-) . Jinými slovy platí, že při inhibiční úrovni příliš nízké nebo příliš vysoké je ²⁵ nepříznivě ovlivněna kvalita finálních produktů. Navíc musí být inhibice velmi rovnoměrně distribuována v kovové základní hmotě, neboť lokální nedostatek potřebných úrovní inhibice vytváří defekty v textuře, které kriticky poškozují kvalitu finálních produktů. To platí zejména tehdy, když mají být vyrobeny vysoce kvalitní produkty (například s B800>1900 mT) .

• · · ·

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález řeší výše uvedené problémy prostřednictvím průmyslového způsobu výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, které mají 5 vynikající magnetické charakteristiky, přičemž tento způsob zahrnuje přímé kontinuální odlévání pásu (odlévání pásu), ve kterém se dosahuje tvorby distribuce inhibitorů, potřebných pro řízení orientované sekundární rekrystalizace, pouze po kroku válcování za studená odlitého pásu.

Dalším předmětem předkládaného vynálezu je dosažení řízeného množství inhibitorů, rovnoměrně distribuovaných v základní hmotě tak, aby se drasticky snížila citlivost mikrostruktury (zpomalování posouvání hranic zrn) na parametry procesu, aby se tak umožnilo dosažení průmyslově stabilního procesu.

Ještě dalším předmětem předkládaného vynálezu je složení oceli, umožňující přímé odlévání oceli a zahrnující minimální množství (>30ppm) síry a/nebo dusíku v kapalné oceli. Uvedené složení výhodně dále zahrnuje: Al, V, B, Nb,

Ti, Mn, Mo, Cr, Ni, Co, Cu, Zr, Ta, W, a případně Sb, P, Se, Bi, které jako mikro-příměsové (legující) prvky mají sklon zlepšit úroveň homogenity mikrostruktury.

Další znaky, cíle a výhody předkládaného vynálezu o c, budou zřejmé z následujíčího detailního popisu vynalezu.

Finální kvalita produktů, získaných podle níže popisovaného Příkladu 1, je ilustrována graficky na připojeném výkresu.

• · • ·· · ·

Přehled obrázků na výkrese

Obr.l znázorňuje výsledky měření permeability, získané pro 29 různých pásů jako funkce měřené primární inhibice; a

Obr. 2 znázorňuje rozptyl uvedených hodnot permeability pro každý z uvedených pásů.

Příklady provedeni vynálezu

Podle předkládaného vynálezu je výhodné řídit obsah inhibitorů (distribuci druhých fází), přítomných v pásu před válcováním za studená, s hodnotami intenzity nižšími, než jsou hodnoty potřebné pro řízení sekundární rekrystalizace, aby se udržela na rovnoměrné úrovni struktura rekrystalizace po válcování pásu, čímž se zajistí konstantní chování mikrosturktury při tepelné úpravě ve všech bodech vlastního pásu.

Je tudíž důležité vyvolat homogenní distribucí inhibitorů mezi krokem odlévání a krokem válcování za studená. To umožňuje větší volnost ve výběru podmínek průmyslové úpravy pro kontinuální žíhání za studená válcovaných pásů, pokud se týká jak řízení parametrů procesu tak teplot, které mají být použity.

Ve skutečnosti, pokud v kovové základní hmotě dochází k absenci nebo nízké kvalitě inhibitorů růstu zrn nebo k jejich nehomogenní distribuci, pak jakákoliv dokonce i malá výchylka parametrů žíhání (jako je rychlost pásu, tloušťka pásu, lokální teplota) vyvolá vysokou frekvenci defektů kvality v důsledku této mikrostrukturní nepravidelnosti, která je velmi citlivá na podmínky tepelné úpravy. Naproti • · · tomu řízené množství inhibitorů, rovnoměrně distribuovaných v základní hmotě, značně snižuje citlivost mikrostruktury na parametry procesu (zpomalení pohybu hranic zrn), což umožňuje dosažení průmyslově stabilního procesu.

Neexistuje metalurgický limit pro maximální úroveň inhibice v pásu před válcováním. Z praktického hlediska ale předkladatelé vynálezu studovali různé testovací podmínky, jako je změna složení slitiny, podmínky ochlazování a tak dále, a zjistili, že není výhodné pro průmyslový proces, aby byly úrovně inhibice větší než 1500 cm”¹, ze stejných důvodů, ze kterých není výhodné, aby v této fázi bylo dosaženo celé úrovně inhibice pro řízení sekundární rekrystalizace (vyšší než 1500 cm”¹) . Při použití vyšších než uvedených inhibičních úrovní je potřebné značně zmenšit rozměry sraženin a z hlediska řízení procesu je vytvořená inhibiční úroveň velmi citlivá na dokonce malé výchylky podmínek odlévání a dalších úprav. Ve skutečnosti je povaha účinku inhibitorů ve vztahu k posouvání hranic zrn úměrná povrchu druhých fází přítomných v základní hmotě. Tento povrch je přímo úměrný objemovému podílu uvedených druhých fází a nepřímo úměrný jejich rozměrům. Je možné prokázat, že objemový podíl sraženin (vysrážených druhých fází) při stejném složení slitiny závisí na teplotě ve vztahu k jejich rozpustnosti v kovové základní hmotě, to jest čím vyšší je teplota úpravy, tím menší je objemový podíl druhých fází přítomných v základní hmotě. Podobným způsobem platí, že rozměry částic (vysrážených druhých fází) jsou přímo vztaženy na teplotu úpravy. Ve skutečností při distribuci částic plati, že při stoupáni teploty se menší částice mají sklon rozpouštět do základní hmoty, aby pak byly opětovně vysráženy jako větší částice se • · · · · · • ·· • · · ·· ·* zvětšením svých rozměrů a zmenšením celkového povrchu (proces známý jako rozpouštění a růst). Uvedené dva jevy, odborníkům obecně velmi dobře známí, řídí úroveň odporové síly distribuce druhých fází při tepelné úpravě. Jak se teplota 5 zvyšuje, zvyšuje se rovněž rychlost, se kterou inhibice zmenšuje svoji sílu, v závislosti na exponenciálním vztahu mezi teplotou a jevy rozpouštění a difúze.

Na základě mnoha experimentů vycházejících z přímého kontinuálního odlévání pásů z křemíkové oceli, ve kterých ,

' byly elektronovou mikroskopii meřeny mhibicni úrovně vyjádřené jako:

I z = 1,9 Fv/r [crí¹ ] kde Fv je objemový podíl nekovových druhých fází, ]_5 stabilních při teplotách menších než 800 °C, a r je střední poloměr stejných sraženin, vyjádřený v cm, předkladatelé vynálezu shledali, že lepší výsledky jsou dosaženy v intervalu:

600 cm’¹ < Iz < 1500 cm’¹

Bylo prokázáno, že pod 600 cm”¹ je primární rekrystalizační struktura nadměrně citlivá na výchylky procesu, s obzvláštním vztahem k teplotě a k tloušťce pásu, zatímco pro hodnoty nad 1500 cm¹ je velmi obtížné zajistit 25 konstantní chování v celém profilu pasu.

Uvedený inhibiční interval (pro primární inhibici) je potřebný pro vysrážení druhých fází požadovaných pro řízení orientované sekundární krystalizace (sekundární inhibice) podle předkládaného vynálezu.

• · ····

Předkladatelé vynálezu zjistili, že pro dosažení jemných a homogenně distribuovaných sraženin částic druhých fází, schopných řídit společně s inhibitory, v základní hmotě již přítomnými, selektivní proces sekundární rekrystalizace, je výhodné ponechat prvek, schopný reakce s mikro-příměsovými prvky a tím vysrážení druhých fází, pronikat prostřednictvím difúze v tuhé fázi do pásu majícího požadovanou finální tloušťku. Jako nejvýhodnější prvek byly nalezen dusík, neboť tvoří dostatečně stabilní nitridy a karbonitridy, je intersticiálním prvkem, takže je velmi mobilní uvnitř kovové základní hmoty, a zejména mnohem mobilnější než prvky, se kterými reaguje pro vytvoření nitridů. Výše uvedené charakteristiky umožňují, při využití vhodných podmínek úprav, homogenně vysrážet požadované nitridy v celé tloušťce pásu.

Technika, použitá pro vytváření nitridační atmosféry během kroku žíhání, není důležitá. Pro zajištění, že difúze dusíku především tvoří požadovanou inhibici pro řízení orientované sekundární rekrystalizace, je ale potřebná

0 přítomnost v kovové základní hmotě rovnoměrně distribuovaných mikro-příměsových prvků tvořících nitridy stabilní při vysoké teplotě. Velmi výhodné je z průmyslového hlediska použití směsí NH₃ + H₂ + H₂O, umožňujících snadnou modulaci množství dusíku, difundovaného do ocelového pásu, prostřednictvím 2 5 současného řízeni nitridacního výkonu, úměrného poměru pNH₃/pH₂, a rovněž oxidačního potenciálu, úměrného poměru pH₂O/pH₂.

Teplota nitridace podle předkládaného vynálezu nemůže být nižší než 800 °C. Ve skutečnosti při nižších teplotách 30 nitridace převažuje reakce dusíku s křemíkem (obvykle ·· · · ·· ··*»

přítomným v množstvím mezi 3 a 4 % hmotnostními), přičemž se vytvářejí nitridy křemíku a blokuje se dusík u povrchu pásu, což brání jeho pronikání směrem k jádru pásu a tudíž tvorbě homogenní distribuce inhibitorů v celé tloušťce pásu. Čím vyšší je obsah křemíku v základní hmotě, ' tím větší musí být teplota při nitridaci.

Neexistuje horní limit pro teplotu při nitridaci, přičemž volba nejlepší teploty je stanovena rovnováhou mezi požadovanou distribucí nitridů a dalších požadavcích procesu.

Pokud v kovové základní hmotě absentuje daná minimální a řízená distribuce částic druhých fází (jako primární inhibice) podle předkládaného vynálezu, je schopnost nitridace pro vysoké teplotě omezená vzhledem k riziku vytváření teplotou aktivovaných lokálních a nežádoucích 15 vývojů mikrostruktury, s následným rozvojem heterogenity a defektů finálního produktu. Naproti tomu přítomnost daných úrovní primární inhibice ve shcra zmiňovaném intervalu před nitridační úpravou zajišťuje mikrostrukturální stabilitu dokonce i při vysokých teplotách zpracování.

Pro dosažení takovéhoto vysrážení druhých fází v pásu vedle přítomnosti v kapalné oceli síry a/nebo dusíku v omezených množstvích, ale vyšších než 30 ppm, předkladatelé vynálezu indentifikovali ve skupině, sestávající z Al, V, B,

Nb, Ti, Mn, Mo, Cr, Ni, Co, Cu, Zr, Ta, W, prvky a jejich směsi, které, když jsou přítomné v chemickém složení oceli, výhodně podporují tvorbu inhibice. Analogicky také přítomnost alespoň jednoho z prvků Sn, Sb, P, Se, Bi jako mikro-příměsových přísad má sklon zlepšit úroveň homogenity

3Q mikrostruktury.

• · ·· ···· • ·

Řízení distribuce primárních inhibitorů a úrovně odvozené odporové síly je dosaženo podle předkládaného vynálezu vyvážením řídících parametrů následujících kroků procesu: (i) koncentrace mikro-příměsovým (legujících) prvků, a (ii) řízené přímé deformace odlitého pásu před jeho svinováním v intervalu definovaných podmínek zmenšování tloušťky.

Přesněji předkladatelé vynálezu zjistili na základě mnoha laboratorních a průmyslových testů se zařízeními na odlévání pásů, že pod poměrem zmenšování 15 % může docházet k nežádoucím stavům nehomogenního vysrážení v základní hmotě válcovaného pásu, možná v důsledku neřízených teplotních gradientů a rovněž nepravidelným vzorům deformace, což podporuje lokalizaci v určitých zónách pásu podmínek pro upřednostněné vytváření krystalizacních zárodku částic druhých fází. Byl rovněž definován horní limit deformace na hodnotě 60 %, přičemž nad tímto limitem nelze shledat žádné rozdíly v distribuci sraženin, vedle technologických problémů v důsledku obtíží se řízením sekvence odlévání, válcování a svinování pásu.

Řízení inhibice navíc nemůže být dosaženo, pokud teplota při redukci tloušťky je menší než 750 °C, neboť se pak stává převažující spontánní vysrážení v důsledku ochlazování před válcováním, což brání, aby podmínky 5 válcování nějak významně řídily inhibici.

Předkládaný vynález ale nevyužívá míru inhibičního obsahu jako faktor pro přímé řízení procesu on-line. Přesněji tedy předkládaný vynález píše navrhuje způsob výroby pásů z g elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, ve kterém se křemíková ocel, zahrnující alespoň 30 ppm síry a/nebo dusíku

0 • 000 ·· 9 a alespoň prvek ze skupiny sestávající z Al, V, Nb, B, Ti,

Mn, Mo, Cr, Ni, Co, Cu, Zr, Ta, W, a alespoň prvek ze skupiny sestávající z Sn, Sb, P, Se, Bi, kontinuálně odlévá přímo v podobě pásu s tloušťkou v rozsahu mezi 1,5 a 4,5 mm a válcuje za studená na finální tloušťku v rozsahu mezi 1,00 a 0,15 mm, přičemž uvedený za studená válcovaný pás se potom kontinuálně žíhá pro primární rekrystalizací, pokud je to potřebné v oxidační atmosféře pro oduhličení pásu a/nebo pro provedení jeho řízené povrchové oxidace, načež následuje sekundární rekrystalizační žíhání při teplotách vyšších než jsou teploty při primární rekrystalizací. Způsob podle vynálezu je přitom charakterizován tím, že v průběhu výrobního cyklu se postupně provádí následující skupina kroků:

ochlazovacího cyklu ztuhlého pásu, zahrnujícího

Ί 5 krok deformování při řízené teplotě pro dosaženi v kovové základní hmotě homogenní distribuce nekovových druhých fází schopných inhibovat posouvání hranic zrn s odporovou silou specificky v rozsahu intervalu

600 cm“¹ < Iz < 1500 cm“¹ přičemž Iz je definováno jako Iz = 1,9 Fv/r [cm¹], kde Fv je objemový podíl nekovových druhých fází stabilních při teplotách pod 800 °C a r je střední poloměr uvedených sraženin, definovaný v cm;

- přímého válcování za tepla uvedeného pásu, mezi fází jeho tuhnutí a fází jeho svinování, s využitím poměru zmenšení v rozsahu mezi 15 a 60 % při teplotě vyšší než 750 °C;

případného žíhání pásu po svinování;

·· ···· *··♦

* * · · · · · r ♦ * ♦ · ♦ • «····« < • · * · · · · • ·«· ♦· ·· »» jednofázového válcování za studená, nebo vícefázového válcování za tepla s vloženým žíháním, s poměrem zmenšení v rozsahu mezi 60 a 92 % v alespoň jednom z válcovacích průchodů;

kontinuálního žíhání pro primární rekrystalizací za studená válcovaného pásu při teplotě v rozsahu mezi 750 a 110 °C, při kterém se zvýší obsah dusíku v kovové základní hmotě vzhledem k hodnotě obsahu po odlévání o alespoň 30 ppm v jádře pásu prostřednictvím nitridační atmosféry;

¹⁰ žíhání pro orientovanou sekundární rekrystalizací při teplotě vyšší, než je teplota při primární rekrystalizací.

Následující příklady jsou určeny výhradně pro účely ilustrace a v žádném případě pro omezení vynálezu a jeho rozsahu.

PŘÍKLAD 1

Bylo odlito množství složení oceli ve formě pasu ztuhnutím mezi dvěma protiběžnými (proti sobě se otáčejícími), chlazenými válci, vycházejíc ze slitin zahrnujících od 2,8 do 3,5 % Si, od 30 do 300 ppm S, od 30 do

100 ppm N a různá množství mikro-příměsových (legujících) prvků, jak je uvedeno v následující Tabulce 1 (koncentrace jsou uvedeny v ppm).

Tabulka 1 • ΦΦΦ • Φ φφφφ ♦ · φ φ · • · ΦΦΦ • · · φ φ φ * · φ φ φ φ φφ φφ φφ

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Al	30	220	50	-	-	280	130	350	200
Mn	1 500	1 300	200	-	-	2 000	500	1 400	700
Cu	-	2 000	-	3 000	700	1 000	-	2 500	1 000
Ti	-	-	-	20	20	-	30	40	30
Nb	-	-	60	-	30	-	-	-	200
V	-	-	-	-	40	40	-	-	-
W	-	50	-	-	-	-	-	-	-
Ta	-	-	40	-	-	-	-	-	-
B	-	-	-	15	-	-	-	-	15
Zr	-	-	-	30	-	-	-	-	-
Cr	200	500	-	400	300	1 000	-	600	800
Bi	-	-	-	30	-	-	-	-	-
Sn	800	-	70	-	1 000	-	400	700	600
Sb	-	-	-	-	-	-	400	-	-
P	-	100	-	-	-	100	40	50	100
Se	-	-	-	80	60	-	40	-	-
Mo	300	120	-	220	200	180	-	-	100
Ni	230	100	120	-	100	800	-	600	220
Co	-	-	-	-	-	60	-	80	-

Všechny pásy byly kontinuálně válcovány před svinováním podle definovaného deformačního programu, takže jakýkoliv pás obsahoval sekvenci délek majících zmenšující se tloušťky jako funkci zvyšujícího se poměru zmenšení v rozsahu ···« ·· 4444 • · · · · 4 · • 4 4 4 · 4 • 44444 4 • 4 4 4 4 4 4 • 44 44 44 44 mezi 5 a 50 %. Všechny pásy byly odlity s tloušťkou v rozsahu mezi 3 a 4,5 mm a s proměnnou rychlostí odlévání s teplotami pásů na začátku válcování v rozsahu mezi 790 a 1120 °C.

Délky, mající různé tloušťky každého pásu, byly řezány a samostatně svinovány v malých rolích; přičemž každa délka byla detailně charakterizována prostřednictvím elektronové mikroskopie pro zjištění distribuce druhých fází, dosažené pro každý případ, přičemž z těchto hodnot byla podle vynálezu vypočítána střední hodnota inhibiční intenzity Iz v ¹⁰

Obr. 1 ilustruje výsledky tohoto zjištění charakteristik, organizované podle zvyšujících se naměřených hodnot primární inhibice.

Testované materiály potom byly transformovány v laboratorním měřítku na dokončené pásy silné 0,22 mm, podle následujícího cyklu:

válcování za studená na tloušťku 1,9 mm;

žíhání při teplotě 850 °C v suchém dusíku po dobu ²⁰ i · mm. ;

válcování za studená na tloušťku 0,22 mm;

kontinuální žíhání zahrnující kroky rekrystalizace a nitridace v sekvenci a to ve vlhké atmosféře vodíku a dusíku s poměrem pH₂O/pH₂ o hodnotě 0,58 a při teplotách 830,

850 a 870 °C po dobu 180 s pro primární rekrystalizací, respektive ve vlhké atmosféře vodíku a dusíku s přidáním čpavku s poměrem pH₂O/pH₂ o hodnotě 0,15 a s poměrem pNH₃/pH₂ o hodnotě 0,2 při teplotě 830 °C po dobu 30 s;

♦ · ·Φ • 4» ·· ··♦· potažení pásu žíhacím separátorem na bázi MgO a žíhání v uzavřeném prostoru (v hrncích) ve vodíku a dusíku s rychlostí ohřevu 40 °C/h z teploty 700 na 1200 °C, podržení na teplotě 1200 °C po dobu 20 h ve vodíku, a následné ochlazení.

Z každého pásu byly získány vzorky pro laboratorní měření magnetických charakteristik.

Vně intervalu pro primární inhibici podle předkládaného vynálezu je úroveň orientace dokončených produktů (viz obr. 2), měřená jako magnetická permeabilita, buď příliš nízká nebo příliš nestabilní.

PŘÍKLAD 2

Ocel, zahrnující 3,1 % hmotnostních Si, 300 ppm C,

240 ppm Al_sol, 90 ppm N, 1000 ppm Cu, 40 ppm B, 60 ppm P, 60 ppm Nb, 20 ppm Ti, 700 ppm Mn, 220 ppm S, byla odlévána jako pás, žíhána při teplotě 1100 °C po dobu 30 s, kalena ve vodě a páře začínajíc od teploty 800 °C, mořena, pískována a potom rozdělena do pěti rolí. Nejprve byla střední tloušťka pásu

3,8 mm zmenšena válcováním na 2,3 mm před svinováním s teplotou na začátku válcování od 1050 až 1080 °C udržovanou po délce pásu.

Každá z pěti rolí potom byla válcována za studená na finální tloušťku kolem 0,30 mm podle následujícího schématu:

první role (A) byla přímo válcována na 0,28 mm;

druhá role (B) byla přímo válcována na 0,29 mm s teplotou válcování při 3., 4. a 5. průchodu kolem 200 °C;

• frfrfr fr fr frfr • ·· fr· « fr « · · • · ······ • · · frfrfrfr·· fr ··· frfrfr frfrfrfr ·♦ frfrfr frfrfr frfr frfr frfr • •frfr třetí role (C) byla válcována za studená na 1,0 mm, žíhána při teplotě 900 °C po dobu 60 s a potom válcována za studená na 0,29 mm;

čtvrtá role (D) mm, žíhána při teplotě 900 za studená na 0,30 mm;

byla válcována za studená na 0,8 °C po dobu 40 s a potom válcována pátá role (E) byla válcována za studená na 0,6 mm, žíhána při teplotě 900 °C po dobu 30 s a potom válcována za studená na 0,29 mm.

Každá z uvedených za studená válcovaných rolí byla rozdělena na množství kratších pásů, určených pro úpravu na kontinuální pokusné lince pro simulování různých cyklů žíhání pro primární rekrystalizaci, nitridace a žíhání pro sekundární rekrystalizaci. Každý pás byl podroben úpravě s následujícím schématem:

první úprava žíhání pro primární rekrystalizaci byla prováděna s využitím tří různých teplot, to jest 840, 860 a 880 °C, ve vlhké atmosféře vodíku a dusíku s poměrem pH₂O/pH₂ o hodnotě 0,62 a po dobu 180 s (z čehož 50 s připadlo na fází zahřívání);

druhá úprava nitridace byla prováděna ve vlhké atmosféře vodíku a dusíku s poměrem pH₂O/pH₂ o hodnotě 0,1 a s přidáním 20% čpavku po dobu 50 s;

třetí úprava sekundární rekrystalizace byla prováděna při teplotě 1100 °C ve vlhké atmosféře vodíku a dusíku s poměrem pH₂O/pH₂ o hodnotě 0,01 a po dobu 50 s.

Po potažení pásů žíhacím separátorem na bázi MgO, byly tyto pásy žíhány v uzavřeném prostoru (v hrncích) ·· ·000 • 0

0 • 0 • 0 ···· · ·· • 00

0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0

00 zahříváním s gradientem kolem 100 °C/h až na teplotu 1200 °C v 50% atmosféře vodíku a dusíku, podržením na této teplotě po dobu 3 h v čistém vodíku, načež následovalo první ochlazení na teplotu 800 °C ve vodíku a potom ochlazení na teplotu místnosti v dusíku.

Magnetické charakteristiky B800 v Teslech, které byly naměřeny na pásech upravených podle výše uvedeného popisu, jsou ilustrovány v Tabulce 2.

Tabulka 2

Pás	840 °C	860 °C	880 °C
A	1,89	1,92	1,9
B	1,89	1,93	1,95
C	1/9	1,9	1,86
D	1,89	t—1	1,84
E	1,75	1, 63	1,62

PŘÍKLAD 3

Pás, válcovaný za studená podle výše definovaného cyklu B, byl upraven podle další sady podmínek úpravy, ve které byly použity různé teploty pro vysrážení sekundární inhibice prostřednictvím nitridace. Pás byl nejprve podroben žíhání pro primární rekrystalizaci při teplotě 880 °C s využitím stejných obecných podmínek jako v Příkladu 2; potom bylo provedeno nitridační žíhání při teplotách 700, 800, 900, 1000 a 1100 °C. Každý pás byl potom transformován na dokončený produkt, byl získán vzorek a ten byl proměřen jako ····

	« ·· • · · · • · ·	• · « · • »	···« • •
	• · ·	• ·	• ·
	··· ··	··

v Příkladu 2. Naměřené magnetické charakteristiky (B800, mT) jsou uvedeny v Tabulce 3 společně s určitou informací o chemickém složení.

Tabulka 3

Nitridační teplota (°C)	Celkově přidaný dusík*	Dusík přidaný v jádře**	B800	(mT)
700	70	0	1	540
800	160	10	1	630
900	270	70	1	940
1 000	230	100	1	950
1 100	200	95	1	950

(*) přidaný dusík je vyhodnocen měřením dusíku v základní hmotě před a po nitridační úpravě (**) míra dusíku difundovaného do jádra pásu je vyhodnocena měřením dusíku v základní hmotě po symetrickém obrání vzorků o 50 % před a po nitridaci.

PŘÍKLAD 4

Byla vytvořena křemíková ocel zahrnující 3,0 % hmotnostních Si, 200 ppm C, 265 ppm Al_sol, 40 ppm N, 750 ppm Mn, 2400 ppm Cu, 280 ppm S, 50 ppm Nb, 20 ppm B, a 30 ppm Ti.

Byl vytvořen odlévaný pás silný 4,6 mm, který byl přímo válcován za tepla na tloušťku 3,4 mm, svinut při střední teplotě 820 °C a rozdělen na čtyři kratší role. Dva z uvedených pásu byly dvoufázově válcovány za studená na ·· ···<

• · · 4 ·· ·· tloušťku 0,60 mm s vloženým žíháním na 1 mm silném pásu při teplotě 900 °C po dobu kolem 120 s. Druhé dva pásy byly jednofázově válcovány za studená na stejnou tloušťku, začínajíc od 3,0 mm. Všechny pásy potom byly žíhány pro primární rekrystalizací při teplotě 880 °C v atmosféře vodíku a dusíku mající rosný bod 67,5 °C. Uvedené pásy potom byly nitridovány v atmosféře vodíku a dusíku s přidáním 10% čpavku, která měla rosný bod 15 °C. Potom byly pásy potaženy žíhacím separátorem na bázi MgO a žíhány v uzavřeném prostoru (v hrncích) s teplotou zvýšenou na teplotu mezi 750 a 1200 °C za dobu 35 hodin v atmosféře vodíku a dusíku, ponecháním na této teplotě po dobu 15 hodin a ochlazením. Magnetické vlastnosti získaných finálních produktů jsou uvedeny v Tabulce 4.

Tabulka 4

Válcování za studená	Poslední zmenšení (%)	B800 (mT)
Jednofázově 1	82 %	1 920
Jednofázově 2	82 %	1 930
Dvoufázové 1	40 %	1 560
Dvoufázové 2	40 %	1 530

Zastupuje :

► ···· • φ • φ » φ φ «

Claims (7)

1. φφ φφ

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, ve kterém se křemíková ocel kontinuálně odlévá v podobě pásu majícího tloušťku v rozsahu mezi 1,5 a 4,5 mm, který se válcuje za studená na finální tloušťku v rozsahu mezi 1 a 0,15 mm, podrobuje žíhání pro primární rekrystalizaci s dalšímu žíhání pro sekundární rekrystalizaci při teplotě vyšší než je teplota primární rekrystalizace, vyznačující se tím, že mezi kroky odlévání a válcování za studená se vysrážejí druhé fáze v kovové základní hmotě, příslušející k alespoň třídě sloučenin zvolených mezi sulfidy, selenidy a nitridy, působících jako primární inhibitory schopné zpomalovat pohyb hranic zrn, přičemž uvedené sraženiny jsou tak distribuovány v základní hmotě, že jsou schopné řídit a ovládat růst zrn primární rekrystalizace, přičemž mezi kokem válcování za studená a krokem sekundární rekrystalizace se vyvolává další vysrážení nitridů jako sekundárních inhibitorů schopných řídit, společně s uvedenými primárními inhibitory, sekundární rekrystalizaci, pokud se týká orientace a rozměrů zrn tvořících krystalickou strukturu finálního produktu.
2. 2. Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny, ve kterém se křemíková ocel, zahrnující alespoň 30 ppm síry nebo dusíku a alespoň prvek zvolený ze skupiny sestávající z Al, V, Nb, B, Mn, Mo, Cr, Ni, Co, Cu, Zr, Ta, W, a alespoň prvek zvolený ze skupiny sestávající z Sn, Sb, P, Se, Bi, kontinuálně odlévá přímo v podobě pásu s tloušťkou v rozsahu mezi 1,5 a 4,5 mm a válcuje za studená na finální tloušťku v rozsahu mezi 1 a 0,15 mm, přičemž uvedený za studená válcovaný pás se potom podrobí kontinuálnímu ··*· žíhání pro primární rekrystalizací a sekundárnímu rekrystalizačnímu žíhání při teplotě vyšších než je teplota při primární rekrystalizací, vyznačující se tím, že se postupně provádí následující skupina kroků:

   5 - ochlazovacího cyklu ztuhlého pásu, zahrnujícího krok deformování při řízené teplotě pro dosažení v kovové základní hmotě homogenní distribuce nekovových druhých fází schopných inhibovat posouvání hranic zrn s odporovou silou specificky v rozsahu intervalu

   10 600 cm¹ < Iz < 1500 cm¹ přičemž Iz je definováno jako Iz = 1,9 Fv/r [cm¹], kde Fv je objemový podíl nekovových druhých fází stabilních při teplotách pod 800 °C a r je střední poloměr uvedených sraženin, definovaný v cm;

   15 - přímého válcování za tepla uvedeného pásu, mezi fází jeho tuhnutí a fází jeho svinování, s využitím poměru zmenšení v rozsahu mezi 15 a 60 % při teplotě vyšší než 750 °C;

   jednofázového válcování za studená, nebo

   20 vícefázového válcování za tepla s vloženým žíháním, s poměrem zmenšení v rozsahu mezi 60 a 92 % v alespoň jednom z válcovacích průchodů;

   kontinuálního žíhání pro primární rekrystalizací za studená válcovaného pásu při teplotě v rozsahu mezi 750 a

   25 110 °C, při kterém se zvýší obsah dusíku v kovové základní hmotě vzhledem k hodnotě obsahu po odlévání o alespoň 30 ppm v jádře pásu prostřednictvím nitridační atmosféry.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kontinuální žíhání pro primární rekrystalizací se provádí v • *· ·· 0 · 0 0 ••••00 0 • · ♦ · 0 0 • #«···· 0 • ♦ 0 · 0 * 0 ··· 00 00 00 oxidační atmosféře pro oduhličení pásu a/nebo pro provedení jeho řízené povrchové oxidace.
4. 4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pás se žíhá mezi kroky svinování a válcování za studená.
5. 5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že konečná teplota válcování za studená je vyšší než 180 °C v alespoň dvou po sobě jdoucích průchodech.
6. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že

   Ί Ω během kontinuálního žíhaní za studená válcovaného pasu se provádí nitridační úprava pásu v řízené atmosféře, ve které je přítomná směs zahrnující alespoň NH₃ + H₂ + H₂O, a při teplotě vyšší než 800 °C, takže se dosáhne pronikání dusíku a vysrážení nitridů v jádře pásu přímo během kontinuálního i s , , žíhaní.
7. 7. Pás z elektrotechnické křemíkové oceli s orientovanými zrny, získaný přímým válcováním odlitého pásu, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň 30 ppm S a/nebo N, alespoň prvek

   20 zvolený ze skupiny sestávající z Al, V, Nb, B, Ti, Mn, Mo,

   Cr, Ni, Co, Cu, Zr, Ta, W, a alespoň prvek zvolený ze skupiny sestávající z Sn, Sb, P, Se, Bi.

   Zastupuje :

   WO 02/50314

   1/1 ···· ·· ·· ···* • · ··