Способ производства анизотропной электротехнической стали

 

Использование: улучшение магнитных свойств и качества поверхности при производстве анизотропной электротехнической тонколистовой стали с особо низкими потерями на перемагничивание. Сущность: способ включает в себя выплавку стали по нитридному варианту с легированием алюминием, медью и марганцем, двухкратную холодную прокладку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, низкотемпературный отжиг в проходной или колпаковой печи. После низкотемпературного отжига производят дрессировку полос. В результате дрессировки отожженных полос происходит увеличение плотности ингибиторной фазы за счет более интенсивного выделения из твердого раствора медь- содержащей фазы и снижение плоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, что создает благоприятные предпосылки для формирования оптимальной структуры и текстуры при вторичной рекристаллизации и получения однородного грунтового слоя в процессе высокотемпературного отжига, что позволяет снизить максимальные ваттные удельные потери на 5-6% и увеличить выход с поверхности 1 класса в 4-5 раз. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству анизотропной электротехнической тонколистовой стали, применяемой для изготовления магнитопроводов с низкими потерями электроэнергии на перемагничивание.

Известны способы производства анизотропной электротехнической тонколистовой стали, включающие выплавку стали с легированием алюминием, медью, марганцем и титаном, двукратную холодную прокатку полос с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине и отжиг в конечной толщине перед нанесением защитного покрытия (1-4).

Наиболее близким (прототипом) является способ (4), включающий выплавку стали хим. состава, мас. углерод 0,035-0,040; кремний 2,80-3,20; марганец 0,18-0,27; алюминий 0,013-0,17; медь 0,50-0,60; азот 0,006-0,015, горячую прокатку полос на толщину 2,5 мм, травление, и первую холодную прокатку на толщину 0,70 мм, обезуглероживающий отжиг в увлаженной азото-водородной атмосфере, вторую холодную прокатку на 20-валковом стане на номинальную толщину 0,27 мм, обезжиривание и термическую обработку в проходной печи при температуре 550-590^oC, нанесение защитного покрытия, высокотемпературный отжиг в колпаковой печи, выпрямляющий отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия.

Недостатком этого способа является низкий выхода партий стали высшей категории качества: марки 5409 по ГОСТу 21427-1-83 составляет не более 0,4% выход стали 1 класса поверхности по ТУ 14-106-416-92 не более 5% Исследования тонкой структуры металла различных плавок выплавленных и образованных по известным способам показали, что размер и плотность (P) фаз ингибиторов, стабилизирующих матрицу первичной рекристаллизации в процессе нагрева и определяющих преимущественных рост зерен с ребровой текстурой (110) [001] при вторичной рекристаллизации колеблются в широких пределах α 30-50 ρ 0,5·10¹³-1,0·10¹⁴ шт/см, что позволяет достигнуть высокого выхода стали высшей категории качества по магнитным свойствам.

При производстве анизотропной тонколистовой стали по известным способам холодно-катаные полосы в конечной толщине перед нанесением защитного покрытия имеют повышенную локальную неплотность. Это обусловлено тем, что вторая холодная прокатка металла с относительным обжатием более 60% имеющего повышенное сопротивление деформации, осуществляется преимущественно на станах с малым диаметром рабочих валков, а в качестве исходной заготовки используется обезуглероженная полоса, на поверхности которой всегда имеется неравномерная по длине и ширине полосы пленка в основном из окислов кремния.

Кроме того, поперечные сечения исходной полосы в большинстве случаев имеют несимметричную форму из-за неравномерного по длине бочки износа рабочих валков при горячей и холодной прокатке высококремнистой стали, что затрудняет получение планшетных полос.

Локальная неплоскостность не исправляется при низкотемпературной термической обработке в проходной печи и препятствует нанесению равномерного слоя защитного покрытия, получению плотности смотки рулонов перед отжигом в колпаковой печи, что является одной из причин низкого выхода готовой стали с поверхностью 1 класса.

Описанные недостатки присущи и другим известным способам производства анизотропной электротехнической тонколистовой стали с обезуглероживанием в промежуточной толщине (2-4).

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в способе, включающем двукратную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, вторая холодная прокатка производится на номинальную толщину с плюсовым допуском, равным сумме предельных отклонений по толщине, а перед нанесением защитного покрытия производится дрессировка отожженных полос с относительным обжатием E, определяемым по формуле: где Δh сумма предельных отклонений по толщине, мм; h номинальная толщина готовой стали, мм; Исследования показали, что дрессировка отожженных полос стимулирует выделение из твердого раствора медьсодержащих фаз Cu₅Si; CuMnO₄, что при последующем нагреве увеличивает суммарную плотность фаз-ингибиторов на этапе первичной рекристаллизации с (0,5-2,0)·10¹³ до 3,0·10¹³-1,0·10¹⁴ /см³ и обеспечивает за счет этого улучшение магнитных свойств.

Применение дрессировки в полтора-два раза уменьшает величину неплоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, повышает однородность грунтового слоя из окислов кремния, магния и железа, формирующегося при высокотемпературном отжиге в плотно смотанном рулоне, и качество поверхности готовой стали.

По предлагаемой технологии выплавляется сталь состава, мас. углерод 0,030-0,045; кремний 2,80-3,20; марганец 0,18-0,30; алюминий 0,013-0,025; медь 0,40-0,60; азот 0,006-0,015; остальное железо и неизбежные примеси. Непрерывно-литые слябы прокатываются на холодно-катаные полосы толщиной 0,70 мм, обезуглероживаются в проходной печи в увлажненной азото-водородной смеси и вторично прокатываются на номинальную толщину 0,23 и 0,27 мм с плюсовым допуском 0,02 мм, затем отжигаются в колпаковой или проходной печи при температуре 550-800^oC. После отжига полосы подвергаются дрессировке с относительным обжатием 8,7-10,5% и наносится защитное покрытие из малогидратированной окиси магния. Плотно смотанные рулоны отжигаются при температуре 1150^oC в колпаковой печи в сухом водороде и азотоводородной смеси. После высокотемпературного отжига на полосы наносится электроизоляционное магнийфосфатное покрытие с последующими выпрямляющим отжигом в проходной печи.

Полученные результаты в сравнении с известным способом т.е. без дрессировки, представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ производства тонких полос анизотропной электротехнической стали позволяет снизить максимальные удельные ватные потери на 5-6% и увеличить выход стали с поверхностью 1 класса по ТУ 14-106-416-92 в 4-5 раз.

Формула изобретения

Способ производства анизотропной электротехнической стали, включающий выплавку стали состава, мас.

Углерод 0,030 0,045 Кремний 2,80 3,30
Марганец 0,15 0,30
Алюминий 0,013 0,025
Медь 0,40 0,60
Азот 0,006 0,015
Железо Остальное
и неизбежные примеси, горячую прокатку, травление, двухкратную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, отжиг в колпаковой или проходной печи, нанесение защитного покрытия, высокотемпературный отжиг в сухом водороде или азотно-водородной смеси, выпрямляющий отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия, отличающийся тем, что вторую холодную прокатку производят на номинальную толщину с плюсовым допуском, равным сумме предельных отклонений по толщине, а перед нанесением защитного покрытия производят дрессировку отожженных полос при температуре 550 800^oС с относительным обжатием E, определяемым по формуле

где Δh - сумма предельных отклонений по толщине, мм;
h номинальная толщина готовой стали, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1