Способ производства холоднокатаной изотропной электротехнической стали

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения холоднокатаной изотропной электротехнической стали. Технический результат заключается в повышении степени изотропности по удельным магнитным потерям и уровня электромагнитной индукции холоднокатаной изотропной электротехнической стали. Указанный технический результат достигают тем, что способ производства холоднокатаной изотропной электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку и термообработку, при этом температуру рекристаллизационного отжига в процессе термообработки холоднокатаной стали с содержанием, мас.%: углерода не более 0,04, фосфора 0,20-0,40, кремния не более 0,20, марганца не более 0,40, алюминия не более 0,20, серы не более 0,015, остальное железо и неизбежные примеси определяют в зависимости от содержания фосфора и толщины холоднокатаного металла в соответствии с соотношением: tp=К₁•(К₂+Р,[%])±20^oС, где tp - температура рекристаллизационного отжига^oC; К₁, К₂ - экспериментально определенные коэффициенты; К₁= 730, [^oС/'%] K₂-1,0 [%] - при Н<0,60 мм, K₂=1,03 [%] - при Н>0,60 мм, P - содержание фосфора в стали, мас.%; Н - толщина холоднокатаных полос, мм. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может применяться при производстве холоднокатаной изотропной электротехнической стали.

Известен способ изготовления холоднокатаной изотропной электротехнической стали, приведенный в патенте Германии, заявка 19918484 от 23.04.1999 г., в котором для улучшения электромагнитных свойств кремнистой стали дополнительно легируют ее фосфором.

Способ включает горячую прокатку стального сляба, содержащего, мас.%: углерода 0,06; кремния 0,02-2,5; алюминия не более 0,40; марганца 0,05-1,0; фосфора 0,08-0,25 до толщины не более 3,5 мм, отжиг горячекатаной полосы при температуре 650-850^oС, травление и холодную прокатку на толщину 0,20-1,0 мм с общей степенью деформации не более 85%, окончательный рекристаллизационный отжиг холоднокатаной стали при температуре 580-780^oС и дрессировку металла с обжатием 15%. Недостатком этого способа является, во-первых, большое количество технологических операций, что повышает себестоимость металлопродукции, во-вторых, дрессировка отожженной стали на заключительной стадии технологического процесса приводит к снижению электромагнитной индукции готовой изотропной электротехнической стали.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ получения изотропной электротехнической стали, приведенный в патенте России RU 2155234 С1 от 28.06.1999 г, в котором также используют легирование кремнистой стали фосфором.

Технологический процесс включает выплавку, горячую и холодную прокатки, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, при этом температуру окончательного рекристаллизационного отжига после холодной прокатки определяют с учетом содержания кремния и фосфора из соотношения: при изменении содержания кремния 1,4-2,6% и фосфора 0,05-0,15%.

Недостатком данного способа является то, что полигонизованная структура горячекатаного металла обуславливает повышенную разнозеренность микроструктуры готовой стали, что приводит к увеличению анизотропии удельных магнитных потерь ΔP_1,5/50 (%), а относительно высокое содержание кремния в металле предопределяет получение проката с низким уровнем электромагнитной индукции В₂₅₀₀(тл).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение электромагнитных свойств холоднокатаной изотропной электротехнической стали, а именно повышение степени изотропности при снижении анизотропии удельных магнитных потерь и увеличение уровня электромагнитной индукции.

Поставленная задача достигается тем, что температуру рекристаллизационного отжига в процессе термообработки холоднокатаной стали, содержащей, мас. %: углерода не более 0,04; фосфора 0,20-0,40; кремния не более 0,20; марганца не более 0,40; алюминия не более 0,20; серы не более 0,015; остальное железо и неизбежные примеси и прошедшей выплавку, горячую прокатку, травление и холодную прокатку, определяют в зависимости от содержания фосфора и толщины холоднокатаного металла в соответствии с соотношением: tp=К₁•(К₂+Р,[%])±20^oС где: tp - температура рекристаллизационного отжига, ^oС; К₁, К₂ - экспериментально определенные коэффициенты; К₁=730, [^oС/%]; К₂=1,0 [%] - при Н<0,60 мм; К₂=1,03 [%] - при Н≥0,60 мм; Р - содержание фосфора в стали, мас.%;
Н - толщина холоднокатаных полос, мм.

Необходимым условием снижения величины анизотропии удельных магнитных потерь и получения высокого уровня электромагнитной индукции готовой изотропной электротехнической стали является формирование оптимального размера микрозерна и увеличение в металле полюсной плотности кубической ориентировки {200}.

В предлагаемом изобретении оптимальное структурно-текстурное состояние готовой изотропной электротехнической стали достигается при изменении типа легирования металла, в котором в качестве основного легирующего элемента кремния (Si) используется фосфор (Р).

По своему влиянию на магнитные свойства изотропной электротехнической стали фосфор аналогичен кремнию. Он, образующий с железом твердый раствор замещения, интенсивнее повышает электросопротивление стали, чем кремний, что оказывает положительное действие на уровень магнитных свойств. Положительное влияние фосфора на магнитные свойства также связано с его рафинирующим действием. Он обладает большим средством с кислородом (О₂), что способствует очистке стали от этой примеси, действие которой проявляется в образовании устойчивых мелкодисперсных оксидов (Al₂O₃, SiO₂, TiO₂), ухудшающих магнитные свойства.

Являясь активным структурно-формирующим элементом, резко суживающим γ-область, что положительно влияет на рост зерна феррита в железе, фосфор обеспечивает получение равноосной, однородной рекристаллизованной структуры и увеличивает полюсную плотность кубической ориентировки в текстуре готовой изотропной электротехнической стали.

Содержание фосфора в металле и толщина отжигаемых холоднокатаных полос влияет на величину зерна стали и на формирование кристаллографической текстуры, что в конечном итоге сказывается на уровне магнитных свойств.

Поэтому при назначении температуры рекристаллизационного отжига в процессе термообработки холоднокатаной стали необходимо учитывать содержание фосфора в металле и толщину холоднокатаных полос, что позволяет получать оптимальное структурно-текстурное состояние готовой изотропной электротехнической стали.

В сочетании с низким содержанием кремния в металле это обеспечивает снижение уровня анизотропии удельных магнитных потерь ΔP_1,5/50 и повышение уровня электромагнитной индукции готовой стали ₂₅₀₀.

Диапазон значений степени легирования стали фосфором на основании проведения лабораторных и промышленных опытов выбран равным 0,20-0,40%. При этом нижний предел обусловлен уменьшением воздействия на структурно-текстурное состояние готовой стали фосфора при содержании менее 0,20%, а верхний предел снижением технологичности обработки проката из-за повышения жесткости металла, при содержании фосфора более 0,40%.

Применение изобретения позволяет улучшить электромагнитные свойства холоднокатаной изотропной электротехнической стали, в том числе снизить анизотропию удельных магнитных потерь ΔP_1,5/50 на 5-9% и увеличить электромагнитную индукцию В₂₅₀₀ на 0,03-0,10 тл.

Способ производства холоднокатаной изотропной электротехнической стали осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Выплавленную сталь с содержанием углерод 0,03%; фосфора 0,21; кремния 0,10; марганца 0,20%; алюминия 0,047%; серы 0,012% подвергали горячей прокатке на толщину 2,2 мм, травлению, холодной прокатке на толщину 0,65 мм и термообработке. При этом температуру рекристаллизационного отжига в процессе термообработки холоднокатаной стали устанавливали равной 920^oС.

Пример 2.

Выплавляли сталь с содержанием углерода 0,04%; фосфора 0,27%; кремния 0,06%; марганца 0,25%; алюминия 0,050%; серы 0,006%, затем ее подвергали горячей прокатке на толщину 2,2 мм, травлению, холодной прокатке на толщину 0,50 мм и термообработке. Температуру рекристаллизационного отжига в процессе термообработки холоднокатаной стали задавали равной 940^oС.

Формула изобретения

1. Способ производства холоднокатаной изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг холоднокатаной стали, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас. %:
Углерод - Не более 0,04
Фосфор - 0,20-0,40
Кремний - Не более 0,20
Марганец - Не более 0,40
Алюминий - Не более 0,20
Сера - Не более 0,015
Железо и неизбежные примеси - Остальное
температуру рекристаллизационного отжига определяют в зависимости от содержания фосфора и толщины холоднокатаной стали в соответствии с соотношением:
Тр. о. = K₁ (К₂+Р, [%] )±20^oС,
где Тр. о. - температура рекристаллизационного отжига, ^oС;
K₁, K₂ - экспериментально определенные коэффициенты;
K₁= 730, [^oC/%] ;
К₂= 1,0 [%] при Н<0,60 мм;
К₂= 1,03 [%] при Н≥0,60 мм;
Р - содержание фосфора в стали, мас. %;
Н - толщина холоднокатаной стали, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1