Способ производства изотропной электротехнической стали

 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электродвигателей. Способ включает выплавку стали, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. После горячей прокатки при выходе полосы из чистовой клети проводят ее охлаждение на воздухе до душирования со временем, устанавливаемым из соотношения τ=3,25+7,7[Si,%]-87[P,%]±2с, при содержании кремния 1,4-2,75% и фосфора 0,05-0,15%. При этом температура обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига холоднокатаного металла, прошедшего вышеуказанную обработку, рассчитывается по формуле t_р=4,5[Si,%]^1/2/[P,%]+893±10°С при содержании кремния 1,4-2,75% и фосфора 0,05-0,15%. Обработка металла по данной технологии позволяет достигнуть высокого уровня магнитных свойств. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству холоднокатаной изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления вращающихся магнитопроводов электродвигателей, генераторов и т.д.

Такая сталь должна обладать повышенной магнитной индукцией в сильных полях при минимальной ее анизотропии и низкими удельными потерями.

Известен способ производства изотропной электротехнической стали (патент №2133285, Россия, С 21 D 8/12 1998 г.), включающий выплавку, горячую прокатку, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. В этом способе с обжатием в последнем проходе не менее 13% охлаждение горячекатаных полос в течение 6-20 с, ведут на воздухе, а затем душирование водой.

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает влияние химического состава на время охлаждения горячекатаной полосы на воздухе. В связи с этим глубина рекристаллизованной зоны по сечению листа не контролируется, что не способствует получению высокого уровня магнитных свойств.

Известен также способ производства изотропной электротехнической стали (авт. св. №1786134, СССР, С 21 D 8/12, 1993 г.), где достаточно высокий уровень магнитных свойств достигается за счет введения фосфора. Химический состав этой стали, включает, %: С 0,02-0,05, Si 1,5-3,3, Р 0,02-0,10, Mn 0,1-0,4, Al 0,3-0,6. Однако в этом способе не регламентированы режимы охлаждения при горячей прокатке и не учитывается при назначении температуры рекристаллизационного отжига содержание кремния и фосфора в стали. Наиболее близким к описываемому изобретению и достигаемому результату является способ получения изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, холодную прокатку и обезгулероживающе-рекристаллизационный отжиг (патент №2149194, Россия, кл. С 21 D 8/12, 1980).

Известен способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку стали, содержащую в мас.% фосфора 0,05-0,15, горячую прокатку, охлаждение при выходе полосы из чистовой клети, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг (RU 2155234 С1, 27.08.2000).

Данный способ позволяет устранить нормализационную обработку из технологии производства изотропной стали при некотором снижении магнитных свойств. Однако не учитывается влияние режимов охлаждения горячекатаной полосы при выходе из чистовой клети стана. В связи с этим глубина рекристаллизационной зоны по сечению полосы не достигает оптимальной величины, в результате чего уровень магнитных свойств не достаточно высок.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение магнитных свойств изотропной электротехнической стали, содержащей 1,4-2,75% Si и легированной фосфором с 0,05 до 0,15%.

Технический результат достигается тем, что электротехническую сталь изготавливают по технологии, включающей выплавку, горячую прокатку с регулируемым охлаждением, учитывающую химический состав стали, холодную прокатку и совмещенный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. Время охлаждения на отводящем рольганге влияет на глубину рекристаллизованной зоны и, следовательно, на магнитные свойства. Предлагаемая формула

τ=5,25+7,7[Si,%]-87[P,%]±2 с (1)

учитывает связь между содержанием кремния и фосфора в стали и временем охлаждения на воздухе горячекатаного металла.

В связи с тем, что в предлагаемом способе исключается нормализационная обработка из технологии производства изотропной стали, за счет которой достигается однородная структура по сечению полосы, время охлаждения, рассчитанное по формуле (1), частично компенсирует отсутствие нормализации, обеспечивая более полное протекание процессов рекристаллизации по сечению полосы. Частичное сохранение полигонизированной структуры в металле перед холодной прокаткой способствует высокому уровню кубической текстуры, которая, как правило, снижается после нормализации.

При последующих переделах данная структура наследуется, а легирование фосфором позволяет получить структурно-текстурное состояние, обеспечивающее сохранение высокого уровня магнитных свойств. Устранение нормализационной обработки является энергосберегающим фактором, позволяющим снизить себестоимость готовой продукции.

В данном способе для металла, который не подвергается нормализационной обработке, предусматривается повышение температуры рекристаллизационного отжига холоднокатаного металла с учетом содержания кремния и фосфора. Этим достигается устранение разнозернистости в готовой стали и стабильный уровень магнитных свойств.

Температура рекристаллизационного отжига для стали с содержанием Si 1,4-2,75%, Р 0,05-0,15% рассчитывается по уравнению:

Пример осуществления предлагаемого изобретения

Предлагаемый способ производства изотропной стали осуществляли в промышленных условиях - выплавку стали, содержащей, %: С 0,03-0,045, Si 1,4-2,75, Р 0,05-0,15, Аl 0,3-0,6, проводили в конвертере. Сталь разливали в слябы на УНРС, горячую прокатку проводили на широкополосном стане “2000” на толщину 2,2 мм с регулируемым душированием. Время охлаждения полосы на воздухе после ее выхода из чистовой клети стана устанавливали в зависимости от содержания кремния и фосфора по формуле

τ=5,25+7,7[Si,%]-87[P,%]±2 с

В дальнейшем металл подвергали травлению и холодной прокатке на толщину 0,5 мм и обезуглероживающе-рекристаллизационному отжигу в агрегате непрерывного отжига. Температуру рекристаллизации устанавливали с учетом содержания кремния и фосфора. Массовая доля основных элементов, время охлаждения и температура отжига рассчитаны по предлагаемым уравнениям (1), (2), магнитные свойства стали представлены в таблице.

Формула изобретения

Способ производства изотропной электротехнической стали, содержащей 1,4-2,75% кремния, 0,05-0,15% фосфора, включающий выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что после горячей прокатки при выходе полосы из чистовой клети проводят ее охлаждение на воздухе до начала душирования водой со временем, устанавливаемым из соотношения

τ=3,25+7,7[Si,%]-87[P,%]±2 с,

а температуру обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига холоднокатаного металла определяют из соотношения

где Si - кремний;

Р - фосфор.