Способ производства изотропной электротехнической стали

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электродвигателей, генераторов и др. Техническим результатом изобретения является улучшение магнитных свойств изотропной стали. Технический результат достигается тем, что после горячей прокатки при выходе полосы из чистовой клети перед душированием водой проводят ее охлаждение на воздухе со временем, устанавливаемым из соотношения τ=4,1+7,3[Si,%]-95,0[P,%]±2 с. Уравнение применимо для стали, содержащей ≤0,05% С, 1,4-3,4% Si, 0,04-0,12% Р. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к листу изотропной электротехнической стали, используемой для сердечников электрических машин, электродвигателей, генераторов, дросселей и т.д. Основным требованием качества изотропной электротехнической стали является высокий уровень и изотропность магнитных свойств, которые характеризуются низкими удельными ваттными потерями, высокой магнитной индукцией и малой анизотропией этих величин.

Высокий уровень магнитных свойств достигается за счет подбора химического состава, получения оптимальной текстуры и структуры в готовой стали. Сталь должна иметь размер зерна в пределах 100-200 мкм и максимальное количество зерен с кристаллографическими ориентировками параллельно поверхности листа (200), (310) и (110) <uvw>. Текстура и структура в изотропной стали формируется по технологическим переделам, включая выплавку, горячую прокатку, нормализацию, холодную прокатку и обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг.

Известен способ производства изотропной электротехнической стали, где достаточно высокий уровень магнитных свойств достигается за счет легирования ее фосфором. Химический состав этой стали включает: 0,02-0,05%С, 1,5-3,3%Si, 0,02-0,10%P, 0,1-0,4%Мn, 0,3-0,6%Аl. Однако в этом способе регламентированы режимы охлаждения при горячей прокатке, повышенное содержание углерода на стадии выплавки способствует большому выделению углеродосодержащей фазы, что снижает пластичность стали, и в процессе обезуглероживающе - рекристаллизационного отжига возникает значительная зона внутреннего окисления, снижающая магнитные свойства (а.с. 1786134, СССР, С 21 D 8/12, 1993).

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения изотропной электротехнической стали (а.с. 2133285, С 21 D 8/12, 1999), включающий выплавку, горячую прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. В этом способе после горячей прокатки с обжатием в последнем проходе не менее 13%, охлаждение горячекатаных полос в течение 6-20 с ведут на воздухе, а затем путем душирования водой.

Недостатком данного способа является то, что не учитывается влияние кремния на время охлаждения горячекатаной полосы на воздухе. В связи с этим глубина рекристаллизованной зоны по сечению листа не достигает максимальной величины, в результате чего уровень магнитных свойств недостаточно высок.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение магнитных свойств изотропной электротехнической стали, содержащей 1,4-3,4%Si и легированной фосфором до 0,12%. Технический результат достигается тем, что электротехническую сталь изготавливают по технологии, включающей выплавку, горячую прокатку с регулируемым душированием, учитывающим химический состав стали, нормализацию, холодную прокатку и совмещенный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг.

Время охлаждения горячекатаных полос на отводящем рольганге перед душированием водой влияет на глубину рекристаллизованной зоны и, следовательно, на магнитные свойства.

Предлагаемая формула τ=4,1+7,3[Si,%]-95,0[P,%] учитывает связь между содержанием кремния, фосфора и временем охлаждения горячекатаного металла. Кремний уменьшает диффузионную подвижность атомов и с его увеличением процессы рекристаллизации в горячекатаной полосе замедляются, что приводит к уменьшению протяженности рекристаллизованной зоны. Легирование стали фосфором приводит к увеличению напряженного состояния железокремнистого твердого раствора и способствует ускорению процессов нерекристаллизации. Это в свою очередь расширяет рекристаллизованную зону горячекатаного металла.

Было установлено, что в кремнистых сталях процессы структуротекстурообразования не обеспечивают наиболее высокий уровень магнитных свойств, если не учитывать содержание кремния и фосфора в стали.

Легирование фосфором способствует снижению неблагоприятных ориентировок типа (111) <uvw>, (112) <uvw> и увеличению благоприятных ориентировок типа (001) <uvw>, что в целом приводит к улучшению магнитных свойств.

Пример осуществления предлагаемого изобретения.

Предлагаемый способ производства изотропной стали осуществляется в промышленных условиях. Выплавку стали, содержащей 0,05%С, 1,4-3,4%Si, 0,04-0,12%Р, 0,3-0,5%Аl проводили в 160-тонных конвертерах, внепечную обработку жидкого металла в ковше вакуумированием и аргоном. Сталь разливали в слябы на УНРС, горячую прокатку проводили на широкополосном стане "2000" на толщину 2,0 м с регулируемым душированием. Время охлаждения на воздухе полос после ее выхода из чистовой клети перед душированием водой устанавливали в зависимости от содержания кремния в стали по формуле: τ=4,1+7,3[Si,%]-95,0[P,%]±2 с.

В дальнейшем металл подвергали нормализации при 800-850^oС, после чего проводили травление и холодную прокатку на толщину 0,5 мм и обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг в агрегате непрерывного отжига. Массовая доля основных элементов, время охлаждения, рассчитанное по предлагаемой формуле, горячекатаной полосы и магнитные свойства приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию, травление, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую 0,05% С, 1,4-3,4% Si, 0,04-0,12% P, а после горячей прокатки при выходе полосы из чистовой клети перед душированием водой проводят ее охлаждение на воздухе с временем, устанавливаемым из соотношения

τ=4,1+7,3[Si,%]-95,0[P,%]±2 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1