Способ холодной прокатки полос изотропной электротехнической стали

Способ относится к металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали. Задача изобретения - улучшение магнитных свойств стали. Способ включает многопроходное обжатие горячекатаной полосы в валках с подачей технологической смазки в очаг деформации при суммарной степени деформации 75-80%. При такой суммарной степени деформации предлагается натяжение полосы между первой и второй клетями поддерживать на уровне 26-30 т при ширине полосы 1000-1200 мм, а между последующими клетями не более 10 т. Изобретение обеспечивает уменьшение количества зерен с ориентировкой {111}<uvw> при сохранении необходимого уровня планшетности полос. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрической аппаратуры, работающей во вращающемся магнитном поле.

Основной характеристикой качества изотропной стали являются магнитные свойства. В магнитных свойствах оцениваются такие величины, как удельные потери энергии на перемагничивание и магнитная индукция. Потери должны быть минимальны, а индукция максимальной. Магнитные свойства определяются химическим составом, параметрами микроструктуры, текстуры и неметаллических включений. В готовой стали наиболее благоприятной является текстура с максимальным количеством зерен ориентировки {100}<uvw> и минимальным количеством зерен других ориентировок. Однако на практике количество зерен с ориентировкой {100}uvw> составляет 20-40%, с ориентировкой {111}<uvw> - 20÷40%, с ориентировкой {211}<uvw> - 10÷20%, остальное - зерна с ориентировкой {110}<uvw> и другие. Наиболее прогрессивная технология производства изотропной стали включает выплавку, горячую прокатку, нормализацию или без нее, холодную прокатку и конечный отжиг. Существенный вклад в формирование текстуры стали вносит холодная прокатка. В настоящее время этот технологический процесс осуществляется только на многоклетьевых станах холодной прокатки, как правило, состоящих из 4 или 5 клетей. Одновременное использование такого количества клетей увеличивает количество факторов, влияющих на формирование текстуры. В таких условиях процесс холодной прокатки усложняется тем, что помимо текстуры необходимо получать полосы с хорошей планшетностью и определенным качеством поверхности. Кроме того, технологи создают такие режимы прокатки, при которых достигаются минимальная нагрузка на стан и соответственно минимальные энергозатраты. Последнее, как правило, делается в ущерб текстуре, т.е. магнитным свойствам стали.

Одним из существенных факторов влияния на формирование текстуры является распределение обжатий по клетям. Известен способ холодной прокатки тонких полос (авт. св. СССР №1667956, В 21 В 1/28, 1991 г.), включающий многопроходное обжатие горячекатаной полосы в валках с подачей технологической смазки. Согласно способу прокатку в последнем проходе осуществляют с обжатием, определяемым выражение

ε=0,4-0,429Н_п-0,0007σ+0,1Н_ис,

где ε - относительное обжатие в последнем проходе; Н_п - толщина готовой полосы; σ - предел текучести прокатываемого материала; Н_ис - толщина исходной горячекатаной полосы.

При таком способе не обеспечиваются необходимая планшетность и магнитные свойства полос стали.

Также известен способ холодной прокатки полос (А.Ф.Пименов, В.П.Полухин, Ю.В. Липухин и др. Высокоточная прокатка тонких листов. - М.: Металлургия, 1988, с.102), включающий обжатие полосы за пять проходов на непрерывном стане 2030 до конечной толщины 0,5-1,0 мм с подачей к валкам и полосе технологической смазки, при котором обжатие в последнем пятом проходе составляет 2-7%.

Такой способ прокатки позволяет получать хорошие планшетность и качество поверхности полос. Также при определенном распределении обжатий в предыдущих четырех клетях и определенной суммарной степени деформации, он позволяет получать текстуру, обеспечивающую удовлетворительные магнитные свойства стали.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению представляется способ холодной прокатки полос из изотропной электротехнической стали на непрерывном 4-клетевом стане кварто (В.А.Ванчиков, Н.Г.Бочков, Б.В.Молотилов. Основы производства изотропных электротехнических сталей. - М.: Металлургия, 1985, с.188-193), включающий обжатие горячекатаной полосы за четыре прохода в валках с подачей технологической смазки в очаг деформации. При этом в последнем четвертом проходе полосу обжимают со степенью деформации 27,2%, а суммарная степень деформации составляет 75%. Этот способ выбран в качестве прототипа.

В способе учтены суммарные обжатия и обжатия в последнем проходе. Однако высокие обжатия в последнем проходе ведут к увеличению такого отрицательного для изотропной стали компонента текстуры, как {111}<uvw>, что ведет к ухудшению ее магнитных свойств. Основным является то, что ни в способах аналогах, ни в способе прототипе не учтено влияние натяжения полос между клетями на формирование текстуры, т.е. магнитные свойства стали.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в улучшении магнитных свойств стали.

Она достигается тем, что в известном способе холодной прокатки полос изотропной электротехнической стали, включающем многопроходное обжатие горячекатаной полосы в валках с подачей технологической смазки в очаг деформации, согласно предложению при суммарной степени деформации 75-80% натяжение полосы между первой и второй клетями поддерживают на уровне 26-30 т при ширине полосы 1000-1200 мм, а между последующими клетями не более 10 т.

Сущность изобретения состоит в следующем. Известно, что формирование текстуры при холодной прокатке определяет эпюра напряжений в очаге деформации, обусловленная степенью деформации, натяжением полосы, типом смазки, диаметром рабочих валков и некоторыми другими факторами. Как показали исследования, для улучшения магнитных свойств изотропной стали при прокатке необходимо создавать условия для уменьшения формирования такого компонента текстуры, как {111}<uvw>. При этом процентное количество компонента {100}<uvw> в текстуре стали возрастает. Это возможно, если осуществлять прокатку без смазки в условиях наиболее высокого коэффициента трения. Однако такая прокатка неприемлема в силу целого ряда отрицательных последствий: снижение производительности стана, увеличение расхода рабочих валков, ухудшение планшетности и качества поверхности полос и другое. Как показали исследования, другим путем воздействия на количество компонента {111}<uvw> является определенное перераспределение обжатий по клетям и натяжений между клетями. Регламентация натяжений между клетями оказывает больший эффект, чем регламентация обжатий по клетям.

В предлагаемом способе положительный эффект достигается при суммарных обжатиях 75-80% и натяжении полосы между первой и второй клетями на уровне 26-30 т при ширине полосы 1000-1200 мм, а между последующими клетями не более 10 т. Как показали исследования, величина суммарных обжатий и распределение натяжений между клетями взаимосвязаны. При изменении суммарных обжатий получение минимального количества компонента {111}<uvw> обеспечивается другим распределением натяжений между клетями. Ширину полосы также необходимо учитывать для уточнения и регламентации удельного натяжения.

Поиск совокупности признаков предлагаемого способа в русской и зарубежной научно-технической литературе не дал результатов. Можно считать, что предлагаемое изобретение отвечает критерию «новизна».

Пример реализации способа.

Сталь выплавляют в конверторе, а слябы получают путем непрерывной разливки. Химический состав стали показан в таблице 1. Слябы нагревают в методической печи и проводят горячую прокатку до толщины полос 2,0 мм шириной 1060 мм с температурой конца прокатки не менее 900°С и охлаждением полос на воздухе. Затем полосы подвергают травлению, холодной прокатке до толщины полос 0,50 мм шириной 1030 мм, т.е. с суммарной степенью деформации 75%, на четырехклетьевом стане с подачей технологической смазки в очаг деформации и обезуглероживающе-рекристаллизационному отжигу в проходной печи. В примерах 1 и 3 использовано общепринятое распределение натяжений 23, 18 и 14 т соответственно между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 клетями. В примерах 2 и 4 использовано предлагаемое распределение натяжений 28, 9 и 9 т соответственно между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 клетями. В таблице 2 приведены полюсная плотность компонента {111}<uvw>, удельные потери P_1,5/50 и магнитная индукция В₂₅₀₀. Результаты свидетельствуют, что использование предлагаемого распределения натяжений между клетями при суммарной степени деформации 75% позволяет понизить полюсную плотность компонента {111}<uvw> на 4,2÷6,0% и соответственно уменьшить удельные потери на 4,2÷5,7% и повысить магнитную индукцию на 0÷0,6%. Наряду с улучшением магнитных свойств предлагаемый способ холодной прокатки не ведет к ухудшению планшетности стали и усложнению работы стана.

Таблица 1
Химический состав стали, масс.%
Сталь	С	Mn	Si	S	P	Al	Сг	Ni	Cu	Ti	N2
1*	0,029	0,18	0,08	0,008	0,26	0,61	0,02	0,01	0,04	0,008	0,004
2	0,029	0,18	0,08	0,008	0,26	0,61	0,02	0,01	0,04	0,008	0,004
3*	0,032	0,19	0,98	0,005	0,082	0,34	0,03	0,02	0,07	0,009	0,006
4	0,032	0,19	0,98	0,005	0,082	0,34	0,03	0,02	0,07	0,009	0,006
Таблица 2
Полюсная плотность компонента {111}<uvw>, удельные потери (P1,5/50, Вт/кг) и их разница в стали после прокатки по известному (*) и заявляемому способам
Сталь	P{111}<uvw>, усл.ед	ΔP{111}<uvw>, %	P1,5/50, Вт/кг	ΔP1,5/50, %	B2500, Тл	ΔВ2500, %
1*	3,20	6,0	6,38	4,2	1,67	0,6
2	3,02	6,12	1,68
3*	4,50	4,2	4,10	5,7	1,61	0
4	4,32	3,88	1,61

Способ холодной прокатки полос изотропной электротехнической стали, включающий многопроходное обжатие горячекатаной полосы в валках с подачей технологической смазки в очаг деформации, отличающийся тем, что при суммарной степени деформации 75-80%-ное натяжение полосы между первой и второй клетями поддерживают на уровне 26-30 т при ширине полосы 1000-1200 мм, а между последующими клетями - не более 10 т.