PL182816B1

PL182816B1 - Sposób wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych taśm stalowych mających wysokie charakterystyki magnetyczne

Info

Publication number: PL182816B1
Application number: PL97331735A
Authority: PL
Inventors: Fortunati@Stefano; Stefano Cicale@; Abbruzzese@Giuseppe
Original assignee: Acciai Speciali Terni Spa
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-07-21
Publication date: 2002-03-29
Also published as: JP2001500568A; GR3035165T3; EP0922119A1; CZ291167B6; IN192028B; PL331735A1; CN1228817A; SK283599B6; JP4653261B2; US6296719B1; ITRM960600A1; DE69703246T2; IT1284268B1; WO1998008987A1; AU3695997A; BR9711270A; DE69703246D1; EP0922119B1; KR100524441B1; ATE196780T1

Abstract

1. Sposób wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych tasm stalowych, majacych wy- sokie charakterystyki magnetyczne i zawierajacych w procentach wagowych. 2,5-5 Si, 0,002-0,075 C, 0,5-0,4 Mn, < 0,015 S (lub S + 0,503 Se), 0,010-0,045 A1 , 0,003-0,013 N, do 0,2 Sn, 0,040-0,3 Cu i jako pozostalosc, zelazo i mniej wazne zanieczyszczenia, które odlewa sie w sposób ciagly, wyzarza w wysokiej temperaturze, walcuje na goraco i na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach podzielonych posrednim wygrzewaniem i otrzym ana tasme walco- wana na zimno wygrzewa sie w celu przeprowadzenia pierwszego wyzarzania i odweglania, a nastepnie powleka sie substancja rozdzielajaca i wyzarza w piecu komorowym w celu przeprowadzenia koncowej wtórnej rekrystalizacji, znamienny tym, ze przegrzana o 20 i 40°C stal zawierajaca C, Cu, Sn odlewa sie w sposób ciagly z szybkoscia od 3 do 5 m/min w postaci cienkich wlewków o grubosci pomiedzy 20 i 80 mm, które chlodzi sie z szybkoscia, przy której naste- puje calkowite zestalenie w ciagu 30 do 100 s, przy czym utrzymuje sie amplitude oscylacji formy odlewniczej pomie- dzy 1 i 10 mm i czestotliwosc oscylacji pomiedzy 200 i 400 cykli na minute, a nastepnie wygrzewa sie otrzymane wlew- ki w temperaturze pomiedzy 1150 i 1300°C i walcuje na goraco w wyjsciowej temperaturze pomiedzy 1000 i 1200°C 1 koncowej temperaturze walcowania wykanczajacego pomiedzy 850 i 1050°C, po czym w sposób ciagly wygrzewa sie na goraco walcowane tasmy w ciagu 30 do 300 s w temperaturze pomiedzy 900 i 1170°C i w sposób ciagly chlodzi sie je w temperaturze nie nizszej niz 850°C, utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 30 do 300 s oraz chlodzi ewentualnie we wrzacej wodzie, a nastepnie tasmy walcuje sie na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach z posrednim wy- zarzaniem, przy czym ostatni etap przeprowadza sie przy zmniejszonej szybkosci co najmniej o 80%, a nastepnie w sposób ciagly wygrzewa sie na zimno walcowana tasme w calkowitym czasie 100 do 350 s w temperaturze zawartej pomiedzy 850 i 1050°C w wilgotnej atmosferze azot/wodór o pH2O/pH2 zawartym pomiedzy 0,3 do 0,7, po czym po- wleka sie tasme substancja rozdzielajaca, zwija ja i wyzarza zwoje w piecu komorowym w atmosferze wodoru zmiesza- nego z 30% obj. azotu w temperaturze do 900°C i wodoru zmieszanego z co najmniej 40% obj. azotu w temperaturze do 1100-1200°C, nastepnie wyzarza sie zwoje w tej temperaturze w czystym wodorze. PL PL PL

Description

1. Sposób wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych taśm stalowych, mających wysokie charakterystyki magnetyczne i zawierających w procentach wagowych. 2,5-5 Si, 0,002-0,075 C, 0,5-0,4 Mn, < 0,015 S (lub S + 0,503 Se), 0,010-0,045 Al, 0,003-0,013 N, do 0,2 Sn, 0,040-0,3 Cu i jako pozostałość, zelazo i mniej ważne zanieczyszczenia, które odlewa się w sposób ciągły, wyżarza w wysokiej temperaturze, walcuje na gorąco i na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach podzielonych pośrednim wygrzewaniem i otrzymaną taśmę walcowaną na zimno wygrzewa się w celu przeprowadzenia pierwszego wyżarzania i odwęglania, a następnie powleka się substancją rozdzielającą i wyżarza w piecu komorowym w celu przeprowadzenia końcowej wtórnej rekrystalizacji, znamienny tym, ze przegrzaną o 20 i 40°C stal zawierającą C, Cu, Sn odlewa się w sposób ciągły z szybkością od 3 do 5 m/min w postaci cienkich wlewków o grubości pomiędzy 20 i 80 mm, które chłodzi się z szybkością, przy której następuje całkowite zestalenie w ciągu 30 do 100 s, przy czym utrzymuje się amplitudę oscylacji formy odlewniczej pomiędzy 1110 mm i częstotliwość oscylacji pomiędzy 200 i 400 cykli na minutę, a następnie wygrzewa się otrzymane wlewki w temperaturze pomiędzy 1150 i 1300°C i walcuje na gorąco w wyjściowej temperaturze pomiędzy 1000 i 1200°C i końcowej temperaturze walcowania wykańczającego pomiędzy 850 i 1050°C, po czym w sposób ciągły wygrzewa się na gorąco walcowane taśmy w ciągu 30 do 300 s w temperaturze pomiędzy 900 i 1170°C i w sposób ciągły chłodzi się je w temperaturze nie niższej mz 850°C, utrzymuje w tej temperaturze w ciągu 30 do 300 s oraz chłodzi ewentualnie we wrzącej wodzie, a następnie taśmy walcuje się na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach z pośrednim wyżarzaniem, przy czym ostatni etap przeprowadza się przy zmniejszonej szybkości co najmniej o 80%, a następnie w sposób ciągły wygrzewa się na zimno walcowaną taśmę w całkowitym czasie 100 do 350 s w temperaturze zawartej pomiędzy 850 i 1050°C w wilgotnej atmosferze azot/wodór o pH₂O/pH₂ zawartym pomiędzy 0,3 do 0,7, po czym powleka się taśmę substancją rozdzielającą, zwijają i wyżarza zwoje w piecu komorowym w atmosferze wodoru zmieszanego z 30% obj azotu w temperaturze do 900°C i wodoru zmieszanego z co najmniej 40% obj azotu w temperaturze do 1100-l200°C, następnie wyżarza się zwoje w tej temperaturze w czystym wodorze

Sposób wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych taśm stalowych, mających wysokie charakterystyki magnetyczne

Claims

1. Sposób wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych taśm stalowych, mających wysokie charakterystyki magnetyczne i zawierających w procentach wagowych: 2,5-5 Si, 0,002-0,075 C, 0,5-0,4 Mn, < 0,015 S (lub S + 0,503 Se), 0,010-0,045 Al, 0,003-0,013 N, do 0,2 Sn, 0,040-0,3 Cu i jako pozostałość: żelazo i mniej ważne zanieczyszczenia, które odlewa się w sposób ciągły, wyżarza w wysokiej temperaturze, walcuje na gorąco i na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach podzielonych pośrednim wygrzewaniem i otrzymaną taśmę walcowaną na zimno wygrzewa się w celu przeprowadzenia pierwszego wyżarzania i odwęglania, a następnie powleka się substancją rozdzielającą i wyżarza w piecu komorowym w celu przeprowadzenia końcowej wtórnej rekrystalizacji, znamienny tym, że przegrzaną o 20 i 40°C stal zawierającą C, Cu, Sn odlewa się w sposób ciągły z szybkością od 3 do 5 m/min w postaci cienkich wlewków o grubości pomiędzy 20 i 80 mm, które chłodzi się z szybkością przy której następuje całkowite zestalenie w ciągu 30 do 100 s, przy czym utrzymuje się amplitudę oscylacji formy odlewniczej pomiędzy 1 i 10 mm i częstotliwość oscylacji pomiędzy 200 i 400 cykli na minutę, a następnie wygrzewa się otrzymane wlewki w temperaturze pomiędzy 1150 i 1300°C i walcuje na gorąco w wyjściowej temperaturze pomiędzy 1000 i 1200°Ć i końcowej temperaturze walcowania wykańczającego pomiędzy 850 i 1050°C, po czym w sposób ciągły wygrzewa się na gorąco walcowane taśmy w ciągu 30 do 300 s w temperaturze pomiędzy 900 i 1170°C i w sposób ciągły chłodzi się je w temperaturze nie niższej niż 850°C, utrzymuje w tej temperaturze w ciągu 30 do 300 s oraz chłodzi ewentualnie we wrzącej wodzie, a następnie taśmy walcuje się na zimno w pojedynczym etapie lub w szeregu etapach z pośrednim wyżarzaniem, przy czym ostatni etap przeprowadza się przy zmniejszonej szybkości co najmniej o 80%, a następnie w sposób ciągły wygrzewa się na zimno walcowaną taśmę w całkowitym czasie 100 do 350 s w temperaturze zawartej pomiędzy 850 i 1050°C w wilgotnej atmosferze azot/wodór o pH2O/pH2 zawartym pomiędzy 0,3 do 0,7, po czym powleka się taśmę substancją rozdzielającą zwija ją i wyżarza zwoje w piecu komorowym w atmosferze wodoru zmieszanego z 30% obj. azotu w temperaturze do 900°C i wodoru zmieszanego z co najmniej 40% obj. azotu w temperaturze do 11001200°C, następnie wyżarza się zwoje w tej temperaturze w czystym wodorze.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość wlewka utrzymuje się pomiędzy 50 i 60 mm.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość węgla w stali utrzymuje się pomiędzy 20 i 100 ppm.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość miedzi w stali utrzymuje się pomiędzy 400 i 3000 ppm.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że zawartość miedzi utrzymuje się pomiędzy 700 i 2000 ppm.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość cyny w stali utrzymuje się do 2000 ppm.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że zawartość cyny utrzymuje się pomiędzy 1000 i 1700 ppm.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas ciągłego odlewania parametry odlewania dobiera się tak, aby uzyskać stosunek ziaren równoosiowych do słupowych pomiędzy 35 i 75% oraz wielkość równoosiowych ziaren zawartą pomiędzy 0,7 i 2,5 mm.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosunek ziaren równoosiowych do ziaren słupowych utrzymuje się powyżej 50%.

182 816

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po ciągłym wyżarzaniu walcowanej na zimno taśmy obróbkę azotowania przeprowadza się w temperaturze zawartej pomiędzy 900 i 1050°C w atmosferze zawierającej parę wodną w ilości pomiędzy 0,5 i 100 g/m .

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas wygrzewania odwęglającego utrzymuje się temperaturę niższą niż 950°C, a zawartość azotu w atmosferze następnego wyżarzania w piecu komorowym dobiera się tak, aby umożliwić dyfuzję do 50 ppm azotu do taśmy.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ostatnim etapie walcowania na zimno utrzymuje się temperaturę około 200°C w co najmniej dwóch ostatnich przejściach walcowania.

* * *

Przedstawiony wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania z cienkich wlewków elektrotechnicznych teksturowanych taśm stalowych mających wysokie charakterystyki magnetyczne, a w szczególności dotyczy uproszczenia procesu wytwarzania pozwalającego mimo to na otrzymanie mikrostrukturalnych o doskonałej charakterystyce magnetycznej, w których jest wysoki stosunek ziaren równoosiowych do słupowych, uzyskuje się odpowiednie wymiary równoosiowych ziaren, zmniejszone wymiary osadów i specyficzne ich rozmieszczenie.

Elektrotechniczna teksturowana stal krzemowa generalnie klasyfikowana jest w dwóch kategoriach, głównie różniących się wartością indukcji mierzoną pod wpływem pola magnetycznego 800 As/m, określanąjako wartość B800. Konwencjonalny teksturowany produkt ma B800 niższe niż około 1980 mT, podczas gdy produkt o wysokiej przenikalności ma B800 wyższą niż 1900 mT. Dalsze podziały dokonywane są biorąc pod uwagę wartość strat rdzenia, wyrażaną w W/kg przy danej indukcji częstotliwości.

Konwencjonalną arkuszową stal teksturowaną wytworzono w latach trzydziestych i dotąd ma ona ważną pozycję w zastosowaniach. Teksturowana stal o wysokiej przenikalności pojawiła się w drugiej połowie lat sześćdziesiątych i również ma wiele zastosowań, głównie w takich dziedzinach, w których jej zaleta wysokiej przenikalności i niższej stratności rdzenia może skompensować wyższe koszty w odniesieniu do konwencjonalnego produktu.

W elektrochemicznych arkuszach o wysokiej przenikalności wyższe charakterystyki uzyskuje się przez stosowanie drugich faz (zwłaszcza A IN), które należycie strącone, redukują ruchliwość granicy ziarna i pozwalają na selektywny wzrost ziaren (o budowie regularnej przestrzennie centrowanej), mających krawędzie równoległe do kierunku walcowania i ukośne ściany równoległe do powierzchni arkusza (struktura Goss’a) i zmniejszają dezorientację w odniesieniu do tych kierunków.

Jednak podczas zestalania ciekłej stali, odznaczająca się lepszymi parametrami A1N strąca się postaci ziarnistej, nieodpowiedniej dla żądanych parametrów i musi ona być rozpuszczona i ponownie strącona w prawidłowej postaci, która musi być utrzymana do momentu gdy struktura ziarna ma wymaganą wielkość i orientację podczas etapu końcowego wyżarzania, po zimnym walcowaniu do końcowej grubości i na końcu złożonego oraz kosztownego procesu transformacji.

Stwierdzono, że problemy produkcyjne, głównie odnoszące się trudności otrzymania dobrych wydajności i jednorodnej jakości, związane są z parametrami niezbędnymi dla utrzymania A1N w wymaganej postaci i rozmieszczeniu podczas całego procesu transformacji stali.

Pod tym kątem rozwijano technologię, opisaną na przykład w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 225 366 i patencie EP nr 339 474, w których azotek glinu odpowiedni do ograniczania procesu wzrostu ziaren wytwarza się drogą azotowania taśmy, korzystnie po zimnym walcowaniu.

W technologii tej azotek glinu strącony w postaci ziarna podczas wolnego zestalania stali utrzymywany w tym stanie przez stosowanie odpowiednich temperatur ogrzewania wlewków (niższych niż 1280°C, korzystnie niższych niż 1250°C) przed gorącym walcowaniem. Azot wprowadzony do taśmy po jej odwęglaniu, natychmiast reaguje tworząc azotki

182 816 krzemu i manganowo-krzemowe, które mają stosunkowo niską temperaturę rozpuszczania i ulegają rozpuszczeniu podczas końcowego wyżarzania i odprężania, tak że otrzymany wolny azot dyfńnduje przez taśmę i reaguje z glinem, strącając się ponownie w bardzo drobnej i homogenicznej postaci w całej grubości taśmy jako mieszany azotek glinowo-krzemowy. Proces ten wymaga utrzymywania stali w zakresie temperatur 700-850°C w ciągu co najmniej czterech godzin.

W powyższych patentach stwierdzono, że temperatura azotowania musi być bliska temperatury odwęglania (około 850°C) i w żadnym przypadku nie może przekroczyć 900°C aby uniknąć niekontrolowanego wzrostu ziarna z powodu braku odpowiednich inhibitorów. W efekcie najlepszą temperaturą azotowania wydaje się być 750°C, a temperatura 850°C stanowi górną granicę dla uniknięcia niekontrolowanego wzrostu ziarna.

Proces ten wydaje się mieć pewne zalety, takie jak stosunkowo niskie temperatury ogrzewania wlewków przed gorącym walcowaniem, odwęglaniem i azotowaniem, a fakt, że wymaga utrzymywania taśmy w temperaturach 700-850°C w ciągu co najmniej czterech godzin w piecu komorowym do wyżarzania (w celu otrzymania mieszanych azotków glinowokrzemowych niezbędnych do ograniczenia wzrostu ziarna) nie zwiększa ogólnych kosztów produkcji, ponieważ ogrzewanie w komorowym piecu do wyżarzania nie zwiększa ogólnych kosztów produkcji, ponieważ ogrzewanie w komorowym piecu do wyżarzania w każdym przypadku wymaga podobnego czasu.

Jednak powyższe usprawnienia mają szereg niedogodności, a mianowicie: niska temperatura grzania wlewka utrzymuje postać osadów ziarna azotku glinu w stanie niezdolnym do ograniczania procesu wzrostu ziarna, stąd wszystkie następne ogrzewania, zwłaszcza w procesach odwęglania i azotowania muszą mieć miejsce w stosunkowo niskich, dokładnie precyzyjnych, kontrolowanych temperaturach w celu uniknięcia niekontrolowanego wzrostu ziarna i w takich niskich temperaturach procesy te muszą być w konsekwencji wydłużone; nie jest możliwe wprowadzenie do końcowego wyżarzania jakichkolwiek ulepszeń przyspieszających czas ogrzewania, na przykład przez stosowanie pieców ciągłych zamiast nieciągłych komorowych pieców do wyżarzania.

Wynalazek ma na celu ominięcie wad znanych procesów produkcji, wykorzystując ewentualnie proces ciągłego odlewania cienkich wlewków w celu otrzymania wlewków stali krzemowej, mających specyficzne i mikrostrukturalne charakterystyki zestalania, pozwalające na uzyskanie procesu transformacji z pominięciem szeregu niekorzystnych etapów. W szczególności proces ciągłego odlewania prowadzi się tak, aby otrzymać wlewki o określonym stosunku ziaren równoosiowych do słupowych, o specyficznych wielkościach ziaren równoosiowych i o drobnych osadach.

Przedstawiony wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania taśmy ze stali krzemowej o wysokich charakterystykach magnetycznych, którą to stal zawierającą w procentach wagowych: 2,5-5 Si, 0,002-0,075 C, 0,05-0,4 Mn, S (lub S + 0,504 Se) < 0,015, 0,015-0,045 Al, 0,003-0,0130 N, do 0,2 Sn, 0,040-0,3 Cu i żelazo jako pozostałość oraz niewielkie ilości zanieczyszczeń, odlewa się w sposób ciągły, odpręża się w wysokiej temperaturze, walcuje się na gorąco, walcuje się na zimno w pojedynczym przejściu lub w szeregu przejść z przejściowymi odprężeniami, a następnie tak otrzymaną walcowaną na zimno taśmę wyżarza się w celu przeprowadzenia pierwszego odprężania i odwęglanią powleka się przeciw zlepianiu i wyżarza się w piecu komorowym w celu przeprowadzenia końcowej obróbki wtórnej rekrystalizacji, który to sposób przez kombinację połączonych oddziaływań charakteryzuje się tym, że:

(i) odlewa się w sposób ciągły cienkie wlewki o grubości pomiędzy 50 i 80 mm, korzystnie pomiędzy 50 i 60 mm, z szybkością odlewania 3 do 5 m/min, z przegrzaniem stali w czasie odlewania pomiędzy 20 i 40°C, z taką szybkością chłodzenia aby otrzymać całkowite zestalenie w ciągu 30 do 100 s, z wahliwością wlewnic o amplitudzie pomiędzy 1 i 10 mm i z częstotliwością pomiędzy 200 i 400 cykli na minutę;

(ii) tak otrzymane wlewki wygrzewa się w temperaturze zawartej pomiędzy 1150 i 1300°C;

(iii) walcuje się na gorąco wygrzane wlewki poczynając od temperatury walcowania pomiędzy 1000 i 1200°C i kończąc walcowanie w temperaturze pomiędzy 850 i 1050°C;

182 816 (iv) odpręża się walcowane na gorąco taśmy w ciągu 30 do 300 s w temperaturze pomiędzy 900 i 1170°C, chłodzi się je w temperaturze nie niższej niż 850°C i utrzymuje się tę temperaturę w ciągu 30 do 300 s i chłodzi się je następnie, ewentualnie we wrzącej wodzie;

(v) walcuje się taśmę na zimno w pojedynczym przejściu lub w szeregu przejściach z pośrednimi odprężeniami, przy czym ostatni etap przeprowadza się przy zmniejszonej szybkości co najmniej o 80%, utrzymując temperaturę walcowania co najmniej 200°C w co najmniej dwóch przejściach walcowania podczas ostatniego etapu;

(vi) prowadzi się ciągłe odprężanie zimno walcowanej taśmy w całkowitym czasie 100 do 350 s w temperaturze zawartej pomiędzy 850 i 1050°C w wilgotnej atmosferze azotowowodorowej przy stosunku pH2O/pH2 zawartym pomiędzy 0,3 i 0,7;

(vii) powleka się taśmę środkami przeciw zlepianiu, zwija się ją i odpręża się zwoje żamikowo w atmosferze mającej następujący skład podczas podgrzewania: wodór zmieszany z co najmniej 30% obj. azotu w temperaturze do 900°C, wodór zmieszany z co najmniej 40% obj. azotu w temperaturze do 1100-1200°C, po czym utrzymuje się zwoje w tej temperaturze w czystym wodorze.

Skład stali może różnić się od konwencjonalnego bardzo niską zawartością węgla zawartą pomiędzy 20 i 100 ppm.

Mozę ona również zawierać miedź w ilości pomiędzy 400 i 3000 ppm, korzystnie pomiędzy 700 i 2000 ppm.

Może ona ewentualnie zawierać cynę w ilości do 2000 ppm, korzystnie pomiędzy 1000 i 1700 ppm.

Podczas ciągłego odlewania, parametry odlewania dobiera się tak, aby uzyskać stosunek ziaren równoosiowych do słupowych zawarty pomiędzy 35 i 75%, korzystnie większy niż 50% i wielkość ziaren równoosiowych korzystnie zawartą pomiędzy 0,7 i 2,5 mm. Dzięki szybkiemu chłodzeniu podczas takiego ciągłego odlewania cienkich wlewków drugie fazy (osady) mają wyraźnie mniejsze wymiary w porównaniu z otrzymywanymi podczas tradycyjnego ciągłego odlewania.

Jeśli podczas odprężania odwęglającego utrzymuje się temperaturę niższą niż 950°C, to zawartość azotu w atmosferze w następnym odprężaniu komorowym obniża się w celu otrzymania azotowania taśmy bezpośrednio wytworzonym azotkiem glinu i krzemu do takiej ilości, przy której następuje skuteczne inhibitowanie wzrostu ziaren podczas następnej wtórnej rekrystalizacji. Maksymalna ilość azotu do wprowadzenia w takim przypadku jest mniejsza niż 50 ppm.

Po wygrzewaniu odwęglającym możliwe jest zastosowanie następnego ciągłego przejścia polegającego na utrzymywaniu taśmy w temperaturze pomiędzy 900 i 1050°C, korzystnie wyższej niz 1000°C w atmosferze azotującej w celu umożliwienia absorpcji do 50 ppm dla otrzymania wytwarzania drobnego osadu azotku glinu, rozprowadzonego na całej grubości taśmy. W takim przypadku para wodna musi być obecna w ilości zawartej pomiędzy 0,5 i 100 g/m³.

Jeśli w stali obecna jest cyna, powinna być zastosowana atmosfera o wyższym potencjale azotującym (na przykład zawierająca NH3), ponieważ cyna inhibituje absorpcję azotu.

Powyższe etapy procesu mogą być interpretowane następująco: warunki ciągłego odlewania cienkich wlewków dobiera się tak, aby otrzymać liczbę ziaren równoosiowych większą niż osiąganą (przeważnie około 25%) w tradycyjnym ciągłym odlewaniu (grubość wlewków około 200-250 mm), jak również wielkość kryształów i rozkład drobnego osadu szczególnie odpowiednią do otrzymania produktu o wysokiej jakości. W szczególności drobne wielkości osadów i następne wygrzewanie cienkich wlewków w temperaturze do 1300°C pozwalają na otrzymanie już w taśmie walcowanej na gorąco osadów azotku glinu odpowiednich do ograniczania w pewnym stopniu wielkość ziaren, a tym samum pozwalają na uniknięcie dokładnego ograniczania maksymalnych temperatur obróbki i stosowanie krótszych czasów obróbki pod kątem stosowania wyższych temperatur.

Tak samo należy traktować możliwość stosowania bardzo niskiej zawartości węgla, korzystnie niższej niż niezbędna do utworzenia fazy gamma, w celu ograniczenia rozpuszczania azotku glinu, który jest znacznie mniej rozpuszczalny w fazie alfa niż w fazie gamma.

182 816

Wspomniana obecność podczas formowania wlewków nawet niewielkich ilości bardzo drobnych osadów azotku glinu pozwala na łagodzenie obróbek cieplnych oraz pozwala na zwiększenie temperatury odwęglania bez ryzyka niekontrolowanego wzrostu ziarna. Taka zwiększona temperatura jest zasadnicza dla umożliwienia lepszej dyfuzji azotu przez taśmę i tworzenie się, bezpośrednio w tym etapie, dalszego azotku glinu. Ponadto w takich warunkach istnieje już potrzeba ograniczenia ilości azotu, który ma dyfundować do taśmy.

Jeśli chodzi o etap azotowania, to dobór jego warunków wydaje się być szczególnie ważny. Azotowanie może być przeprowadzone podczas wygrzewania odwęglającego, w którym to przypadku dla bezpośredniego otrzymania azotku glinu ważne jest utrzymywanie temperatury obróbki około 1000°C. W przeciwieństwie do tego, jeśli utrzymuje się niską temperaturę odwęglania, to większość absorpcji azotu będzie miała miejsce podczas wyżarzania komoro wego.

Sposób według wynalazku został przedstawiony w przykładach jego wykonania.

Przykład 1. Wytworzono następujące stale, których składy przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Typ Si (%) C (ppm) Mn (%) Cu (%) S (ppm) Ais (ppm) N (ppm) Sn (ppm)

A 3,15 500 0,10 0,10 70 270 80 150

B 3,22 450 0,12 0,12 80 290 83 150 c 3,05 480 0,12 0,12 70 250 75 1100

D 3,20 100 0,14 0,13 70 270 81 130

E 3,15 20 0,12 0,12 80 300 40 1600

F 3,20 450 0,10 0,10 280 270 82 120 ^G 3,30 550 0,15 0,15 100 80 70 130

Powyższe stale odlewano w sposób ciągły jako wlewki o grubości 60 mm z szybkością odlewania 4,3 m/min, z czasem zestalania 65 s, w temperaturze przegrzania 28°C, stosując oscylację formy 260 cykli/min z amplitudą oscylacji 3 mm.

Wlewki wygrzewano w temperaturze 1180°C w ciągu 10 minut, po czym walcowano przy różnej grubości pomiędzy 2,05 i 2,15 mm. Następnie taśmy wyżarzano w sposób ciągły w temperaturze 1100°C w ciągu 30 s, chłodzono w temperaturze 930°C, utrzymywano w tej temperaturze w ciągu 90 s, po czym chłodzono we wrzącej wodzie.

Taśmy walcowano na zimno w jednym etapie do grubości 0,29 mm, stosując temperaturę walcowania 230°C w trzecim i czwartym przejściu walcowania.

Część zimno walcowanych taśm, określanych jako NS, z każdego składu poddawano pierwszej rekrystalizacji i odwęglaniu w następującym cyklu: 860°C w ciągu 180 s w atmosferze H2-N2 (75:25) przy PH2O/PH2 0,65, a następnie w 890°C w ciągu 30 s w atmosferze H2-N2 (75:25) przy pH₂O/pH₂ 0,02.

Dla pozostałych taśm, określanych jako ND, stosowano wyższą temperaturę obróbki w 980°C, z wprowadzaniem do pieca również w atmosferze NH3 w celu natychmiastowego powstawania azotku glinu. Poniższa tabela 2 pokazuje ilości azotu wprowadzane do taśm, zależnie od ilości NH3 wprowadzanych do pieca.

Tabela 2

Typ ND1.NH₃5% ND2. NH₃ 10% ND3.NH₃ 15%

1 2 3 4

A 70 130 270

B 90 150 270

182 816

Tabela 2 - ciąg dalszy

1 2 3 4 c 30 60 100

D 50 90 130

E 20 50 90

F 40 90 110

G 100 190 340

Obrabiane taśmy powlekano opartymi na MgO separatorami i wyżarzano w piecu komorowym według następującego cyklu: szybkie ogrzanie do 700°C, utrzymywanie w tej temperaturze w ciągu 5 godzin, ogrzewania do 1200°C s w atmosferze H2-N2 (60:40), utrzymywanie w tej temperaturze w ciągu 20 godzin w atmosferze H2.

Po zwykłych końcowych obróbkach zmierzono następujące charakterystyki.

Tabela 3

Typ B800 (mT) P17(w/kg)

NS ND1 ND2 ND3 NS ND1 ND2 ND3

A 1930 1920 1890 1850 0,95 0,98 1,09 1,19

B 1920 1910 1880 1840 0,97 0,98 1,10 1,28 c 1930 1930 1890 1880 0,88 0,90 1,02 1,07

D 1920 1910 1890 1890 0,89 0,97 1,07 1,12

E 1930 1930 1910 1890 0,85 0,88 0,95 1,05

F 1570 1563 1659 1730 2,53 2,47 1,98 1,79

G 1620 1710 1820 1940 1,29 1,72 1,42 1,45

Przykład 2. Stale o podobnym składzie, przedstawionym w tabeli 4, odlano stosując różne procedury odlewania.

Tabela 4

Typ Si (%) C (ppm) Mn (%) Cu (%) S (ppm) Al_s (ppm) N (ppm) Sn (ppm)

Al 3,20 350 0,10 0,09 90 290 80 0,10

BI 3,20 380 0,10 0,10 80 300 83 0,11

Cl 3,22 330 0,11 0,10 90 290 75 0,10

Stal Al odlewano w sposób ciągły we wlewki o grubości 240 mm, otrzymując stosunek ziaren równoosiowych do słupowych (REX) 25%.

Stal BI odlewano w sposób ciągły we wlewki o grubości 50 mm z REX 50%.

Stal Cl odlewano w sposób ciągły we wlewki o grubości 60 mm z REX 30%.

Wlewki wygrzewano przy 1250°C, walcowano na gorąco do grubości 2,1 mm, a taśmy wyżarzano jak w przykładzie 1, po czym walcowano na zimno do grubości 0,29 mm.

Zimno walcowane taśmy podzielono na trzy grupy, z których każdą obrabiano w następujących cyklach.

Cykl 1: ogrzewanie przy 850°C w ciągu 120 s w atmosferze H₂-N₂ (75:25) przy ρΗ₂Ο/ρΗ₂ 0,55, podnosząc temperaturę do 880°C na okres 20 s w atmosferze H₂-N₂ (75:25) przy PH2O/PH2 0,02.

182 816

Cykl 2: ogrzewanie przy 860°C w atmosferze H2-N2 (75:25) przy PH2O/PH2 0,55, podnosząc temperaturę do 890°C na okres 20 s w atmosferze H2-N2 (75:25) przy 3% NH3 i pH₂O/pH₂ 0,02.

Cykl 3: ogrzewanie przy 860°C w ciągu 120 s atmosferze H2-N2 (75:25) przy PH2O/PH2 0,55, podnosząc temperaturę do 1000°C na okres 20 s w atmosferze H2-N2 (75:25) przy 3% NH₃ i pH₂O/pH₂ 0,02.

Wszystkie taśmy wyżarzano w piecu jak w przykładzie 1.

Otrzymane charakterystyki magnetyczne podano w tabeli 5.

Tabela 5

Cykl 1 Cykl 2 Cykl 3

Al BI Cl Al BI Cl Al BI Cl

B800 (MT) 1620 1940 1920 1890 1940 1930 ♦ 1950 1930

P17(W/g) 2,17 0,89 0,95 1,08 0,85 0,89 * 0,85 0,85 * materiały te me dawały zadowalającej wtórnej rekrystalizacji

Przykład 3. Stal mającą następujący skład: Si 3,01%, C 450 ppm, Mn 0,09%, Cu 0,10%, S 100 ppm, Ais 310 ppm, N 70 ppm, Sn 1200 ppm, pozostałość - żelazo i mniej ważne zanieczyszczenia, odlano w cienkie wlewki jak w przykładzie 1 i przetworzono w zimno walcowaną taśmę jak w przykładzie 2. Zimno walcowane taśmy poddano różnym ciągłym cyklom wyżarzania jak następuje: temperatura Ti w ciągu 180 s w H2-N2 (75:25) przy pH2O/pH2 0,58, temperatura T2 w ciągu 30 s w H2-N2 (74:25) z zawartością NH3 i pH₂O/pH₂ 0,03.

W każdym teście zastosowano różne wartości Ti i T2, jak również różne stężenia NH3 i zmierzono zaabsorbowane ilości azotu. Taśmy wykończono zgodnie z przykładem 1 i zmierzono charakterystyki magnetyczne.

W tabeli 6 przedstawiono otrzymane wartości B800 (mT) jako funkcję zaabsorbowanego azotu, w ppm, przy Ti = 850^cC i T2 = 900°C.

Tabela 6

N 0 10 25 45 55 100 125 130 150 160 200

B800 1935 1930 1936 1930 1920 1920 1910 1910 1880 1880 1885

W tabeli 7 przedstawiono otrzymane wartości B800 jako funkcję temperatury Ti, przy T2 równej 950°C.

Tabela 7

T, (°C) 830 850 870 890 910 930 950

B800 1910 1920 1935 1930 1940 1945 1850

W tabeli 8 przedstawiono otrzymane wartości B800 jako funkcję temperatury azotowania T2, przy Ti równej 850°C.

Tabela 8 t, co 800 850 900 950 1000 1050 1100

B800 1870 1880 1910 1920 1935 1925 1905

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.