Microsoft PowerPoint - Presentation_UMV_SAV_NMTE

Prepis

1 "Nové materiály a technológie pre energetiku", kód k d ITMS Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Nekonvenčný ný postup prípravy pravy zrnovo orientovanej ocele na báze b nanočast astíc VC a deformačne indukovaného rastu zŕn. z František Kováč,, Ivan Petryshynets,, Martin Sopko, Mária Molnárov rová,, Viktor Puchý Ústav Materiálov lového Výskumu, Slovenská Akadémia Vied, Košice, Slovensko

2 Obsah prezentácie Úvod do problematiky zrnovo orientovaných ocelí Súčasný stav a ďalší smer vo výrobe transformátorových torových pásovp Súčasná technológia výroby orientovanej Fe-Si elektroocele Dynamický postup pre dosiahnutie procesu selektívneho rastu zŕn z n v trafo oceliach Teplotne kontrolovaný vývoj mikroštrukt truktúryry riadený gradientom teploty Vývoj optimálnej indukovaného rastu zŕnz Experimentálny postup Výsledky Závery mikroštrukt truktúryry a textúry pomocou deformačne

3 Úvod do problematiky zrnovo orientovaných ocelí (110)[001] zrnovo-orientované Elektrotechnické ocele (hkl)[uvw] neorientované (100)[0vw]

4 Súčasný stav a ďalší smer vo výrobe transformátorových torových pásovp Magnetické vlastností: B 800 =1,8-1,93 T; H C =5-10 A/m Textúra: Deviácia pre CGO ~ 7 Deviácia pre HGO ~ 3 Tepelné spracovanie pre dosiahnutie SR: hod Smer ďalšieho vývoja Perfektne orientovaný trafoplech: B 800 =2,03 T Zníženie výrobných nákladov

5 Súčasná technológia výroby orientovanej Fe-Si elektroocele Kľúčovým predpokladom je kontrola sekundárnych častíc Experimenty boli zamerané na oblasť od teplého pásu Nevynímajúc ostatné technologické uzly výroby, najzávažnejšie zmeny textúry sa odohrávajú pri rekryštalizačnom žíhaní plechov

6 Súčasná technológia výroby orientovanej Fe-Si elektroocele PR C/hr SR PR- primárna rna rekryštaliz talizácia SR sekundárna rekryštaliz talizácia 400 Wet 75% H 2 +25%N 2 Dry 100% H hr hr 5-10min Oduhličovanie a PR hr Schéma poklopového žíhania Gossova textúra sa dosahuje počas sekundárnej rekryštalizácie v priebehu poklopového žíhania. ocele sa obvykle žíhajú pri teplote 1200 C, s veľmi nízkou rýchlosťou ohrevu C/h doba žíhania v poklopových peciach je asi hodín. na dosiahnutie {100}<001> textúry počas sekundárnej rekryštalizácie sa využívajú inhibítory normálneho rastu zŕn ako AlN, MnS a ich kombinacia AlN + MnS rozmer inhibítorov je nm prítomnosť zŕn s orientáciou {100}<001> v primárne rekryštalizovanej jemnozrnnej matrici.

7 Dynamický postup spracovania trafo ocele Abnormáln lny rast zŕn bude riadený zvýšen ením m energie hraníc c zŕn z n a použit itím m nového systému inhibítorov VC Použitie dynamického ohrevu materiálov po hladiacom valcovaní Použitie deformačne indukovaného rastu zŕn po primárnej rekryštalizácii Použitie nového systému inhibítorov VC T, C V min t, min Schéma finálneho žíhania dynamickým postupom PR 5-10min Oduhličovanie a PR C/hr SR Dry 100% H 2 Wet 75% H 2 +25%N hr hr hr Hrubá schéma poklopového žíhania Zrná materiálu majú vyššiu vnútornú energiu ktorá závisí aj od kryštalografickej orientácie v rovine plechu, preto proces abnormálneho rastu bude prebiehať s vyššou dynamikou prednostne na zrnách s kryštalografickou orientáciou {110}<001>.

8 Použitím tepelného gradientu počas dinamickeho ohrevu Teplotne kontrolovaný vývoj mikroštruktúry riadený gradientom teploty po hrúbke plechu Teplotný gradient P = S 2λgradT Ω a a) b) Rozloženie teplotného gradientu ( T = T S - T X ) v sledovaných oceliach v závislosti od ich hrúbky a času žíhania pre rýchlosti ohrevu a) V 1, b) V 2

9 Použitíe deformačne indukovaného rastu zŕn Akumulovaná deformačná energia 1 P = ρµ 2 b 2 ρ- hustota dislokácií~10 15 /m 2 µ- modul pružnosti v šmyku b- Burgersov vektor Oceľ po primárnej rekryštalizácii Distribúcia kryštalografickej textúry zŕn po hrúbke plechu v rekryštalizovanom stave Centre Subsurface Subsurface E (111) >E (110) >E (100) Deformačné krivky pre jednotlivé kryštalografické roviny: (111) (žltá), (011) (červená) a (001) zelená, získaná pomocou nanoindentačnej skúšky Oblasť A z ľavého obrázku

10 Proces deformačne indukovaného rastu zŕn F1A materiál, 900ºC/5min ε=0% a) ε=3% ε=6% b) c) Plynulá deformácia ε=0% ε=4% ε=4% a) ε=6% b) Skokovitá deformácia a) ε~2,2% b) ε~3,8% c) Deformácia realizovaná pomocou tvrdomeru ε~6,8%

11 Vplyv VC inhibítorov a nekonvenčného dynamického postupu žíhania na mechanizmus rastu zŕn z n v zrnovo orientovaných oceliach Chemické zloženie experimentálnej tavby Realizácia procesov precipitácie karbidov vanádu (VC)

12 Vplyv VC inhibítorov a nekonvenčného dynamického žíhania na mechanizmus rastu zŕn z n v zrnovo orientovaných oceliach 850 C 1150 C Schéma laboratórneho spracovania experimentálneho materiálu.

13 Textúra materiálov po finálnom valcovaní za tepla a vybranej zvinovacej teplote. Povrch IPF map prierezu C vzorky (hrúbka: 2,2 mm) po finálnom valcovaní za tepla a výdrži pri zvinovacej teplote 585 C. Prostredok IPF map prierezu E vzorky (hrúbka: 2,2 mm) po finálnom valcovaní za tepla a výdrži pri zvinovacej teplote 650 C. Povrch

14 Spracovanie materiálu po valcovaní za studena Experimentál ny materiál Material 83C výdrž v peci 585ºC/45min. Materiály boli odbrúsené z jednej strany a následné Material 83E výdrž zvalcovane na hrúbku 0,32mm v peci 650ºC/45min. 83CA 83EA Žíhanie: 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) IA ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min. Žíhanie: 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) ºC/10min. (H 2 ) IIA ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min. Žíhanie: 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) Žíhanie: 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) ºC/10min. (H 2 ) Žíhanie: 1075ºC/10min. (H 2 ) + 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) Žíhanie: 1075ºC/10min. (H 2 ) + 850ºC/10min. (H 2 (75%)+N 2 (25%)) IIIA ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min. IB ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min. IIB ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min. IIIB ε = 4% Žíhanie pri 850ºC ºC/5min.

15 Stanovenie optimálnej teploty abnormálneho rastu zŕn z v experimentálnych materiáloch Na stanovenie tejto teploty bola použitá diferenčná kompenzačná kalorimetria Optimálna teplota pre abnormálny rast zŕn z n je okolo 1080 C Záznam z DSC zariadenia

16 TEM a EDX analýza VC inhibítorov experimentálnych materiálov po zvinovacej teplote 585 C a 650 C TEM analýza materiálu po Tz=585 ºC TEM analýza materiálu po Tz=650 ºC EDX materiálu po Tz=585 ºC EDX materiálu po Tz=650 ºC s

17 Mikroštrukt truktúrara C materiálov po aplikácii hladiaceho valcovania a následnn sledného žíhania pri 850 C 1150 C

18 Mikroštrukt truktúrara E materiálov po aplikácii hladiaceho valcovania a následnn sledného žíhania pri 850 C 1150 C

19 Analýza kryštalografickej textúry experimentálnych materiálov Textúra vývoja abnormálnych zŕn (110)[001] a) b) IPF mapa (a) a ODF rezy primárnej rekryštalizácii. pre φ 2 =45 (b), na skúmaných C vzorkách po

20 Analýza kryštalografickej textúry experimentálneho materiálu C po finálnom žíhaní Goss kryštalografická orientacia a) a) IPF mapa (a) a ODF rezy pri φ 2 =45 (b) získané na materiáli C po hladiacom valcovaní a finálnom žíhaní pri 1050 C v laboratórnych podmienkách b) IPF mapa (a) a ODF rezy pri φ2=45 (b) získané na materiáli C po dekarburizácii a finálnom žíhaní pri 1050 C v laboratórnych podmienkách b)

21 Meranie koercitivity 2,0 1,5 1,0 0,5 B (T) 0,0-0,5-1, H (A/m) DC -1,5 H c = 11 A/m Förster type hysteresis loop tracer developed at the Institute of Experimental Physics SAS, Košice -2, H (kam) 2,0 DC hysteresis graph 1,5 1,0 0,5 B (T) 0,0-0,5-1, H (A/m) 50 Hz -1,5 H c = 44 A/m Remagraph-Remacomp combination C-710, Magnet-Physik, Dr. Steingroever GmbH -2, H (A/m) AC hysteresis graph

22 Meranie koercitivity Koercitivita referenčnej vzorky z klasickej technológie Závislosť hodnôt koercitivity skúmaných C a E vzoriek v závislosti od teplôt žíhania.

23 Závery Abnormálny rast zŕn s veľmi silnou Gossovou textúrnou zložkou bol dosiahnutý pomocou nového systému precipitátov karbidov vanádu VC s veľkosťou nm, ktoré sú rovnomerne lokalizované. Optimálne podmienky pre precipitáciu nanočastíc VC boli dosiahnuté pri zvinovacej teplote 585 C. Rast zŕn z ostrou kryštalografickou orientáciou (110)[001] prebiehal počas dynamického ohrevu pri relatívne nízkych teplotách (1025 C C) s využitím procesu deformačne indukovaného pohybu hraníc zŕn. Hodnota koercitivity na vzorkách spracovaných podľa navrhnutého spôsobu je 11 A / m. Táto hodnota je porovnateľná s koercitivitou ocele pripravenej konvenčným dlhodobým žíhaním. Nový postup podľa podaného vynálezu PP umožňuje zníženie teploty a podstatné skrátenie doby finálneho žíhania ocele.

24 Výstupy 1. Petryshynets I., Kováč F., Stoyka V.: Application of unconventional dynamic heat treatment in production of grain oriented electrical steels. Technológia 2011, Bratislava. 2. GavendováP.,MolnárováM., PetryshynetsI., StoykaV.: Stanovenie rozdielov v mechanických vlastnostiach nanoindentačnou metódou medzi jednotlivými zrnovými orientáciami v elektrotechnických oceliach. Metalurgia Junior 2011, Košice. 3. Stoyka V., Kováč F., Petryshynets I., Molnárova M., Gommonai M.: Study of deformation state in temper rolled electrotechnical steels by EBSD method, Chem. Listy 105 (S), s417-s652 (2011), ISSN Gavendová P., Čtvrtlík L., Kováč F., Pešek L., Petryshynets I.: Dependence of indentation properties of electrotechnical steels on temperature and grain orientation, Chem. Listy 106, s , Gavendová P., Petryshynets I., Molnárová M., Sopko M., Kováč F., Puchý V.: Meranie mikrotvrdosti vo vybraných zrnách elektrotechnickej ocele pri vyšších oceliach, Metalurgia Junior 2011, Košice, p Petryshynets I., Kováč F., Petrov B.: Developmentm of grain growth mechanism in grain oriented steels. Physics of materials 2012, Košice, p Kováč F., Petryshynets I., Škorvánek I., Marcin J., Sopko M.: Unconventional method of grain-oriented steel preparation in combination with nano particles VC and strain induced grain boundary motion. Zborník z vedeckej konferencie: Materiály a technológie pre energetiku, Košice, 25.marca 2013, s , ISBN: KováčF.,PetryshynetsI., Marcin J., ŠkorvánekI.: Effect of VC Nano-Inhibitors and Dynamic Continuous Annealing on the Magnetic Properties of GO Steels. IEEE Transactions on Magnetics, July 2013, Vol. 49, Num. 7, pp , ISBN Petryshynets I., Kováč F., Marcin J., Škorvánek I.: Magnetic Properties of Temper Rolled NO FeSi Steels with Enhanced Rotation Texture. IEEE Transactions on Magnetics, July 2013, Vol. 49, Num. 7, pp , ISBN Kováč F., Petryshynets I., Škorvánek I., Falat L., Marcin J.: Effect of VC inhibitors in combination with unconventional dynamical heat treatment on the magnetic properties of GO steels. JEMS 2012, Italy, p p.1-4,online, ISBN: Frantíšek Kováč, Ivan Petryshynets: Zrnovo orientovaná elektrotechnická oceľ mikrolegovaná vanádom a spôsob jej výroby, Patentová prihláška PP

25 Prístroje Pracovná stanica TruLaser Station 3003 s laserovým zdrojom TruFiber 400 od firmy TRUMPF Nanoindentor G200 Pec Nabertherm

26 Poďakovanie Podporujeme výskumné aktivity na Slovensku / Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ "Nové materiály a technológie pre energetiku" kód d ITMS