182582. lajstromszámú szabadalom • Eljárás texturált elektromágneses acél előállítására
182582 A találmány tárgya eljárás textúráit elektromágneses acél, főként transzformátorok és egyéb villamos berendezések alkatrészeiként alkalmazott, jó mágneses tulajdonságokkal rendelkező textúráit szilíciumacél előállítására, amelynek során az anyag felületén olyan folyamatos és tömör bevonatréteget alakítunk ki, amely az alkalmazott hőkezelés során komplex összetételű, üveges szerkezetű réteggé alakul át. Elektromágneses szilíciumacélok gyártása hosszadalmas és bonyolult technológiával történik. A technológia részét képezi néhány olyan művelet is, amely a meleghengerlések és hideghengerlések után a kész méretre megmunkált anyag dekarbonizálására, majd magas hőmérsékleten történő textúráié hőkezelésére szolgál. A szakemberek előtt jól ismert, hogy a textúráié hőkezelés — számos okból — több órán át tartó művelet. A hőkezelést úgynevezett harangkemencében végzik, amelyben a fémszalag tekercsekben vagy adott esetben lemezek formájában van elhelyezve. Ha a hőkezelést lemezek formájában végezzük, a lemezeket egymásra helyezve kötegelik. A hőkezelés hőmérséklete meglehetősen magas, így a szalagtekercsben levő menetek, illetve a lemezek könnyen egymáshoz ragadnak. Ehhez hozzájárul a hőkezelés során lejátszódó különböző reakciók sora is. Ezért alkalmaznak olyan anyagokat, amelyek a szalag menetei, illetve a lemezek közé rétegelve, megakadályozzák a lemezek összeragadását. Ezeknek a tapadásgátló anyagoknak eredetileg kizárólag az elválasztás volt a funkciójuk. Később azonban kitűnt, hogy felhasználhatók a hőkezelt anyagból olyan adalékok eltávolítására, amelyek az addigi lépések során szükségesek voltak, az anyag végső tulajdonságait azonban károsan befolyásolják. A tapadásgátló bevonatok a dekarbonizálás során az anyag felületén kiváló szilíciumdioxiddal reagálnak és ily módon az anyag felületén egy komplex összetételű réteggel képeznek. Ezt a komplex összetételű réteget a továbbiakban ,,üvegfilm”-nek nevezzük. A technológia fejlődése következtében tehát a tapadásgátló rétegek az eredeti semleges anyag helyett a folyamatban szerepet játszó komplex anyagból készülnek. összetételükben többnyire a legnagyobb rész magnéziumoxid, amelyhez különböző egyéb adalékanyagokat kevernek. A tapadásgátló réteg elkészítésének legegyszerűbb módja, hogy a magnéziumoxidhoz és az adalékanyagokhoz vizet keverünk és így szuszpenziót állítunk elő, a szalagot pedig keresztülhúzzuk a szuszpenzión. Jóllehet, ez a megoldás hosszú időn keresztül megfelelőnek mutatkozott, a fejlődés során számos hátránya került napvilágra. Különösen a modern textúráit szilíciumacéllemezek gyártása során jöttek elő különböző negatívumok. Az eljárás komoly hátránya például, hogy a szalag egyik oldalán, nevezetesen a felső részén vastagabb réteg alakul ki, mint az alsón, ami a hagyományos anyagok gyártása során megfelel, különleges mágneses tulajdonságokkal rendelkező textúráit szilíciumacélok előállításánál azonban megengedhetetlen. A hagyományos előállításnak további hátrányai is vannak, amelyeket a továbbiakban részletezünk. 3 Ismeretes, hogy a magnéziumoxid a vízzel reagálva hidroxidot képez. Ez a kötött víz a texturáló hőkezelés során a harangkemencében levő magas hőmérsékleten (300 °C felett) felszabadul és komoly nehézségeket okoz. A szakemberek jól tudják, hogy a kemence atmoszféráját a hőkezelés során szigorúan ellenőrizni kell, különösen a nedvességtartalmat illetően. A kemencébe vezetett gáz harmatpontjára vonatkozóan szigorú előírások vannak, és a hőkezelés során alkalmazott gáz többnyire hidrogén. Belátható, hogy a tapadásgátló bevonatokból kiváló víz jelentős mértékben megváltoztatja a hőkezelő kemence atmoszférájának harmatpontját, és hogy ez a változás különösen a szalagtekercsek menetei között nagymértékű, ahol a gázáramlás meglehetősen korlátozott mértékű. Ily módon a harmatpont helyi megváltozása a kezelendő anyag felületén lejátszódó reakciók jelentős mértékű eltolódását eredményezi, és maga a szalag is oxidálódhat, ami a termék minőségét nagymértékben rontja. Ehhez magyarázatképpen hozzá kell fűzzük, hogy az olyan modern anyagok, amelyek körülbelül 3 s% szilíciumot tartalmaznak és vastagságuk mintegy 0,3 mm, legalább 1,9 Tesla mágneses permeabilitással és legfeljebb 1,1 W/kg vasveszteséggel rendelkeznek. Ezek az értékek már olyan közel állnak az elvileg lehetséges határértékekhez, hogy a mágneses permeabilitás, illetve a vasveszteségek értékeiben történő minimális változás is komoly minőségromlást eredményez. A fenti nehézségek kiküszöbölésére javasolták a magnéziumoxid kalcinálási hőmérsékletének emelését , hogy reaktivitását csökkentsék. A kalcinálási hőmérséklet azonban nem lehet különlegesen magas, minthogy ennek eredményeképpen a szemcsék méretei megengedhetetlenül megnőnek. Ezen túlmenően, így sem kerülhető el a magnéziumoxid és a víz szokásos érintkezési idejének figyelembevételével bizonyos mennyiségű hidroxid kialakulása. Mások megkísérelték a magnéziumoxid és víz által alkotott szuszpenzió hőmérsékletét nagyon alacsony hőmérsékleten, mintegy 5—10 °C alatt tartani és igen sűrűn cserélni a szuszpenziót. Ez az intézkedés azonban, még ha hatékony is, csak nagyon bonyolult módon valósítható meg, és az eljárás költségeit jelentős mértékben növeli, ugyanakkor amikor az eljárás már önmagában is meglehetősen bonyolult és költséges. A szalag felületi rétegének fontossága különösen nyilvánvaló, ha figyelembe vesszük, hogy az „üvegfilm” kialakulása szempontjából a felületi simaság és tisztaság alapvető tényezők és jó minőségű „üvegfilm” nem alakítható ki, ha akár kis mennyiségű víz is kiválik a bevonatból és vasoxidot képez. Ekkor ugyanis a bevonatréteg nem lesz összefüggő és tapadása sem kielégítő. Ha az „üvegfilm” minősége nem kielégítő, nem képes a kívánt feszültséget létrehozni a szalagban és a bevonatréteg csekély hőtágulási együtthatóval fog rendelkezni, és ez nagymértékben befolyásolja a vasveszteségre gyakorolt hatását. A termék minőségét az is rontja, hogy szennyezett-4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
