Procedimiento para el tratamiento térmico de un fleje de acero de chapa magnética.

Procedimiento para el tratamiento térmico de flejes de acero que están producidos a partir de un acero que contiene Si y/o Al a condición de que para el contenido de Si %Si y el contenido de Al %Al se cumpla %Si + 2 x %Al ≤ 6

,6 % en peso, hasta el 2,5 % en peso de Mn, opcionalmente uno o varios elementos del grupo "P, Cr, Ni" con contenidos de, respectivamente, hasta el 1 % en peso, opcionalmente de uno o varios elementos del grupo "C, N, S" con contenidos de, respectivamente, hasta el 0,1 % en peso y como resto hierro así como impurezas inevitables, en el que los flejes de acero en primer lugar se recuecen de forma continua y a continuación se enfrían de manera controlada en al menos tres pasos, caracterizado

- por que el primer paso del enfriamiento llega de la máxima temperatura de fleje Tmáx hasta una temperatura TC+50 ºC situada 50 ºC por encima de la temperatura de Curie TC y el fleje de acero se enfría durante este primer paso del enfriamiento con un gradiente de enfriamiento CR1 de -38 ºC/s a -1 ºC/s,**Fórmula**

- por que el segundo paso del enfriamiento llega de la temperatura TC+50 ºC hasta una temperatura TC-80 ºC que se encuentra 80 ºC por debajo de la temperatura de Curie TC y el fleje de acero se enfría durante el segundo paso del enfriamiento con un gradiente de enfriamiento CR2 que se encuentra en un intervalo cuyos límite superior CR2MÁX y límite inferior CR2MÍN se determinan del siguiente modo:**Fórmula**

y

- por que en el tercer paso del enfriamiento, que comienza por debajo de la temperatura TC-80 ºC, se enfría de forma acelerada con un gradiente de enfriamiento CR3 de hasta -85 ºC/s.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06125750.

Solicitante: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KAISER-WILHELM-STRASSE 100 47166 DUISBURG ALEMANIA.

Inventor/es: TELGER,KARL,DIPL.-PHYS, SCHNEIDER,JÜRGEN PROF. DR.-ING.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Modificación de las propiedades físicas por deformación... > C21D8/02 (durante la fabricación de productos planos o de bandas (C21D 8/12 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > C21D6/00 (Tratamiento térmico de aleaciones ferrosas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Modificación de las propiedades físicas por deformación... > C21D8/12 (durante la fabricación de objetos con propiedades electromagnéticas particulares)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido,... > C21D9/52 (para alambres; para bandas metálicas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > Tratamiento térmico, p. ej. recocido, endurecido,... > C21D9/46 (para láminas metálicas)

PDF original: ES-2464865_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el tratamiento térmico de un fleje de acero de chapa magnética La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento térmico de flejes de acero que están producidos a partir de un acero que contiene Si y/o Al a condición de que para el contenido de Si %Si y el contenido de Al %Al se cumpla %Si + 2 x %Al ! 6, 6 % en peso, hasta el 2, 5 % en peso de Mn, opcionalmente uno o varios elementos del grupo "P, Cr, Ni" con contenidos de, respectivamente, hasta el 1 % en peso, opcionalmente uno o varios elementos del grupo "C, N, S" con contenidos de, respectivamente, hasta el 0, 1 % en peso y como resto hierro así como impurezas inevitables, en el que los flejes de acero en primer lugar se recuecen de forma continua y a continuación se enfrían de manera controlada en al menos tres pasos. Un procedimiento de este tipo es conocido, por ejemplo, por el documento EP 0 357 797 A1.

Por el documento JP-A 52-96919 es conocido otro procedimiento para el recocido de fleje de acero sin orientación de grano, en el que el respectivo fleje de acero después del recocido final se enfría bruscamente hasta una temperatura de 300 ºC, no habiendo de superar las velocidades de enfriamiento respectivamente ajustadas 250 ºC/min (correspondientes a 4, 17 ºC/s) . El enfriamiento hasta un límite de 300 ºC se realiza respectivamente de forma lineal, es decir, sin interrupción, a velocidad de enfriamiento constante y en un ciclo.

Los flejes de acero fabricados en bandas largas y grandes anchuras se emplean en un ámbito muy amplio como materiales de construcción. En un intervalo de espesores de aproximadamente 0, 1 a 2 mm, para tales flejes de acero se demandan propiedades mecánicas uniformes. Estas se consiguen en parte no hasta después de un tratamiento térmico con posterior conformado. A este respecto, el tratamiento térmico incluye por norma general un recocido y un enfriamiento controlado. En la práctica, el recocido y el enfriamiento conducen a defectos de planicidad y tensiones internas del fleje.

En tales procedimientos de producción, en los que después del recocido tiene lugar un conformado del material de fleje, las faltas de planicidad generadas durante el proceso de recocido y las tensiones internas del material son tolerables hasta cierto grado. Sin embargo, son problemáticas en los materiales de acero en los que un proceso de recocido tiene una influencia decisiva en la generación de sus propiedades. Un ejemplo de tales usos de fleje de acero son las denominadas "chapas magnéticas" que se usan en el ámbito de la electrotecnia a causa de sus particulares propiedades electromagnéticas.

En las chapas en las que el recocido tiene una influencia decisiva sobre las propiedades, un conformado posterior lleva a un empeoramiento de la respectiva propiedad. Por tanto, en tales materiales por norma general queda excluido un conformado posterior para mejorar la planicidad. Con una automatización creciente, aumento de las exigencias de calidad y el empleo de nuevos aceros, por tanto, resulta la necesidad de mejorar durante el tratamiento térmico el nivel de planicidad así como minimizar la generación de tensiones internas.

Esto tiene particular importancia en aceros para aplicaciones electrotécnicas. Estos aceros son particularmente exigentes con respecto al nivel de planicidad, debido a que en el estado terminado de recocer ya no se deben exponer a una deformación posterior para no perder sus buenas propiedades de magnetismo suave ajustadas durante el recocido. Además son particularmente favorables reducidos niveles de tensión propia en estos materiales en relación con sus propiedades magnéticas. Por tanto, durante el perfeccionamiento de estos materiales se ha de prestar especial atención al procedimiento de recocido.

El empleo de aceros electrotécnicos se encuentra en el ámbito de los motores para el accionamiento de máquinas y vehículos así como en el ámbito de la transformación de energía entre diferentes niveles de tensión eléctrica. Aquí se emplean para conducir el flujo magnético en forma de láminas de chapa magnética apiladas como núcleo de hierro. Para el caso del uso de la distribución de energía se han desarrollado variedades de pérdidas particularmente reducidas. Estas son materiales esencialmente con orientación de grano que están caracterizados por texturas con orientación de Goss en dirección del fleje. Se producen en procedimientos complejos con contenidos de silicio de aproximadamente el 3 % en peso. Estos materiales aquí solo se han de mencionar, sin embargo no se tratarán adicionalmente.

El caso del uso en el ámbito de los accionadores, es decir, los motores, es el caso de aplicación desde luego más frecuente y habitualmente se cubre con aceros sin orientación de grano. En este caso, el elemento principal de la aleación es el silicio con partes de hasta el 3, 5 % en peso.

Los materiales con magnetismo suave y ferromagnéticos son de gran importancia en la electrotecnia y se emplean aquí, por ejemplo, para la transformación de energía y en el ámbito de los accionadores (motores) . En este caso se han de mencionar materiales de alta permeabilidad en su estado amorfo, nanocristalino o cristalino que se generan todos ajustados para facilitar buenas propiedades conductoras en el núcleo de magnetismo suave para el flujo magnético. Para esto es necesario minimizar la intensidad de campo coercitivo y maximizar la polarización incluso con una reducida necesidad de campo. A partir de esto resultan reducidas pérdidas por histéresis magnética con pequeños tamaños de núcleo con reducida necesidad de cobre para los arrollamientos. A este respecto tienen una importancia económica particular en los materiales con magnetismo suave los aceros aleados con silicio. Se fabrican con hasta el 3, 5 % en peso de Si con espesores de chapa convencional de 0, 1 a 1, 0 mm como fleje y se emplean, por ejemplo, como pila de chapa en el núcleo conductor de flujo de máquinas eléctricas o transformadores. Ya que las chapas magnéticas respectivamente procesadas influyen directamente en la necesidad de energía de las bombas, ventiladores, compresores, reguladores y motores terminados, para el respectivo caso de aplicación se han desarrollado variedades de acero con comportamiento de magnetización hecho especialmente a medida.

Un grupo de estos aceros se deforma posteriormente en el lugar del productor del fleje de acero en parte en la caja relaminadora y/o en la estiradora-enderezadora y se envían al cliente en el denominado estado semiacabado. En el

lugar del cliente a partir del material semiacabado se troquelan o cortan piezas de chapa que a continuación se recuecen. Solo después de este recocido se ajustan las buenas propiedades de magnetismo suave requeridas.

El otro grupo de estos aceros electrotécnicos, que se denomina "completamente acabado", se trata térmicamente ya en el lugar del productor del fleje de acero antes del envío al cliente, de tal manera que conserva las propiedades magnéticas requeridas incluso después de un troquelado o corte en el lugar del cliente, sin que se tenga que llevar a cabo para esto un recocido final en el lugar del cliente. Precisamente en el caso de un "material completamente terminado" de este tipo, el aumento de la eficacia del procesamiento posterior requiere una buena ubicación plana antes y después del procedimiento de troquelado.

Para conseguir esto se necesitan flejes de acero en los que en el estado de envío existan solo mínimos defectos de ubicación plana. En este contexto es de importancia particular la ondulación de borde del fleje de acero, ya que solo con una ondulación de borde minimizada es posible un aprovechamiento óptimo del material. A causa de las partes troqueladas en parte de tipo filigrana con... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el tratamiento térmico de flejes de acero que están producidos a partir de un acero que contiene Si y/o Al a condición de que para el contenido de Si %Si y el contenido de Al %Al se cumpla %Si + 2 x %Al

! 6, 6 % en peso, hasta el 2, 5 % en peso de Mn, opcionalmente uno o varios elementos del grupo "P, Cr, Ni" con contenidos de, respectivamente, hasta el 1 % en peso, opcionalmente de uno o varios elementos del grupo "C, N, S" con contenidos de, respectivamente, hasta el 0, 1 % en peso y como resto hierro así como impurezas inevitables, en el que los flejes de acero en primer lugar se recuecen de forma continua y a continuación se enfrían de manera controlada en al menos tres pasos, caracterizado - por que el primer paso del enfriamiento llega de la máxima temperatura de fleje Tmáx hasta una temperatura TC+50 ºC situada 50 ºC por encima de la temperatura de Curie TC y el fleje de acero se enfría durante este primer paso del enfriamiento con un gradiente de enfriamiento CR1 de -38 ºC/s a -1 ºC/s, -por que el segundo paso del enfriamiento llega de la temperatura TC+50 ºC hasta una temperatura TC-80 ºC que se encuentra 80 ºC por debajo de la temperatura de Curie TC y el fleje de acero se enfría durante el segundo paso del enfriamiento con un gradiente de enfriamiento CR2 que se encuentra en un intervalo cuyos límite superior CR2MÁX y límite inferior CR2MÍN se determinan del siguiente modo:

y

-por que en el tercer paso del enfriamiento, que comienza por debajo de la temperatura TC-80 ºC, se enfría de forma acelerada con un gradiente de enfriamiento CR3 de hasta -85 ºC/s.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el gradiente de enfriamiento CR3 ajustado durante el tercer paso del enfriamiento en el respectivo momento trápido se determina con una tolerancia de # 20 ºC del siguiente modo:

con trápido [s]: respectivo momento del enfriamiento para el que se ha de determinar el gradiente de enfriamiento CR3 a ajustar; CR3 ! 0 ºC/s.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la duración del tercer paso del

enfriamiento asciende .

14. 30 segundos. 35

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el enfriamiento a partir de un momento situad.

5. 10 segundos antes de alcanzar la temperatura de Curie TC y hasta un momento situad.

5. 10 segundos después de alcanzar la temperatura de Curie TC se ajusta con un gradiente de enfriamiento CR2 cerca del mínimo gradiente de enfriamiento CR2MÍN.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el enfriamiento a partir de un momento situad.

5. 15 segundos antes de alcanzar la temperatura TC-80 ºC se lleva a cabo con un gradiente de enfriamiento CR2 que se ajusta cerca del mínimo gradiente de enfriamiento CR2MÍN.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se lleva a cabo el recocido continuo en una atmósfera de gas protector.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la atmósfera de gas protector tiene un efecto de descarburación. 50

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el fleje de acero se calienta durante el recocido continuo en un paso de calentamiento a la temperatura de recocido.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que para el calentamiento del fleje de acero 55 se emplea un equipo de calentamiento rápido que calienta el fleje de acero en el intervalo d.

20. 450 ºC en una atmósfera de gas de combustión calentada de forma abierta con una velocidad de calentamiento de más de 100 ºC/s.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el calentamiento del 5 fleje de acero a la temperatura de recocido se lleva a cabo en al menos dos pasos.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que se ajustan pasos de mantenimiento de temperatura alrededor de Tc y antes de Tc -80 ºC mediante la disminución de la temperatura de la cámara de horno durante 3 a 10 s antes del respectivo paso de mantenimiento de temperatur.

30. 200 ºC por debajo de la temperatura de la cámara de horno de las siguientes temperaturas de la cámara de horno.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que para el contenido de Si %Si y el contenido de Al %Al se cumple 0, 9 % en peso ! %Si + 2 x %Al ! 1, 8 % en peso.