Способ получения изотропной электротехнической стали

Авторы патента:

Заверюха Анатолий Александрович (RU)

C21D8/12 - при изготовлении изделий с особыми электромагнитными свойствами

Владельцы патента RU 2476606:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) (RU)

Изобретение относится к области металлургии, Для получения изотропной электротехнической стали в листах или рулонах с повышенными магнитными свойствами при минимальной анизотропии проводят выплавку, необязательно вакуумирование, горячую прокатку, необязательно нормализацию, однократную холодную прокатку полосы на конечную толщину, обезуглероживающий отжиг при 800-850°С и рекристаллизационный отжиг при 800-1050°С, причем нагрев до температуры обезуглероживающего отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/сек во влажной защитной азотоводородной смеси. Нагрев до температуры рекристаллизационного отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/сек в сухой защитной азотоводородной смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрической аппаратуры, работающей во вращающемся магнитном поле. Данная сталь должна иметь минимальные удельные магнитные потери при перемагничивании и повышенную индукцию в средних и сильных полях при минимальной анизотропии магнитных свойств.

Известен способ (Б.В.Молотилов «Сера в электротехнических сталях», М., Металлургия, 1973, с.139-147) изготовления холоднокатаной изотропной стали, включающий однократную холодную прокатку с обжатием 65-95% и последующий рекристаллизационный отжиг при температуре 800-1200°С. В этом случае за счет применения больших обжатий и протекания α↔λ превращения происходит подавление процесса вторичной рекристаллизации. Сталь, обработанная по этому способу, отличается недостаточной пластичностью и повышенными удельными потерями, что связано с наличием высокого содержания углерода в стали.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения изотропной электротехнической стали (по пат. RU 2085598 C21D 8/12, 1994), включающий выплавку, горячую и однократную холодную прокатку на конечную толщину, после холодной прокатки проводят электронно-лучевой отжиг полосы в интервале температур 600-1200°С, далее обезуглероживающий отжиг при 800-850°С и рекристаллизационный отжиг при 800-1050°С. Однако включение дополнительного электронно-лучевого отжига усложняет технологию производства и существенно повышает себестоимость готовой продукции, а также трудно осуществимо в условиях крупномасштабного производства. Кроме того, хотя при проведении электронно-лучевого отжига возможно достижение скоростей нагрева металла порядка 100-500°С/сек, однако применение луча такой мощности вызовет оплавление поверхности и приведет к получению брака.

Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи по интенсификации процессов термической обработки и улучшению магнитных свойств изотропной электротехнической стали. Это достигается проведением обезуглероживающего или рекристаллизационного отжига с применением скоростного нагрева в продольном и поперечном магнитных полях.

Указанный результат достигается при обработке по способу, включающему следующие технологические операции.

Выплавку, необязательно вакуумирование, горячую прокатку, необязательно нормализацию, однократную холодную прокатку полосы на конечную толщину, обезуглероживающий отжиг при 800-850°С во влажной азотоводородной смеси и рекристаллизационный отжиг при 800-1050°С в сухой защитной среде, при этом нагрев до температуры обезуглероживающего отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/сек во влажной защитной азотоводородной смеси. Нагрев до температуры рекристаллизационного отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/сек в сухой защитной азотоводородной смеси.

Особенность скоростного нагрева в продольном и поперечном магнитных полях заключается в том, что обрабатываемый материал нагревается не с поверхности, как при других способах термообработки, а по всей глубине проникновения магнитного поля и не вызывает оплавления поверхности.

Выплавку изотропной электротехнической стали проводят в электродуговой печи или кислородном конвертере. Далее проводят горячую прокатку с нормализацией или без нее, а затем холодную прокатку на конечную толщину. В дальнейшем нагрев для проведения обезуглероживающего или рекристаллизационного отжигов проводится с помощью индукторов продольного и поперечного магнитных полей па входе печи. Атмосфера нагрева определяется исходя из задач, решаемых последующей выдержкой: для проведения обезуглероживания - увлажненная азотоводородная смесь, для рекристаллизации - сухая азотоводородная смесь.

Индукторы продольного и поперечного магнитных нолей обеспечивают быстрый сквозной нагрев полосы до требуемой температуры в интервале 800-1150°С со скоростью 100-500°С/сек. Температура нагрева зависит от химического состава и группы легирования стали. Изменение скорости нагрева обеспечивается изменением частоты и мощности индуцируемого поля и зависит от толщины нагреваемого материала.

Индукционный нагрев ускоряет диффузионные процессы в стали, способствует ускорению структурных превращений и обеспечивает быстрое получение рекристаллизованного зерна по всему объему металла. В свою очередь, это способствует в дальнейшем получению большего, чем в обычных условиях, размера зерна после выдержки и развитию текстурных компонент, благоприятных с точки зрения магнитных свойств.

Пример 1 с обезуглероживающим отжигом во влажной атмосфере

Изотропную электротехническую сталь с содержанием 0,65% Si, 0,18% Al, 0,155% Р, 0,034% С, остальное - Fe и примеси выплавляли в конвертере, слябы получали путем непрерывной разливки. После горячей прокатки на толщину 2,2 мм металл подвергался травлению и холодной прокатке на толщину 0,5 мм. Холоднокатаный металл разрезался на образцы с размерами 0,5×30×305 мм. Образцы подвергались скоростному нагреву со скоростью 250°С/сек до температуры 830°С в увлажненной защитной атмосфере, время нагрева 3,3 сек. После нагрева образцы выдерживали в течение 2 мин в увлажненной атмосфере для обезуглероживания металла. Далее следовала выдержка в течение 1 мин сухой защитной азотоводородной смеси для прохождения рекристаллизации. Для сравнения образцы той же партии стали после холодной прокатки подвергали нагреву до 830°С в течение 5 мин и выдержке в течение 2 мин в увлажненной защитной атмосфере для обезуглероживания и выдержке в течение 1 мин сухой защитной азотоводородной смеси для прохождения рекристаллизации. По результатам обработки выявлено, что в образцах, проходивших скоростной нагрев, обнаружено прохождение собирательной рекристаллизации до 50%, тогда, как в структуре стали обработанной без скоростного нагрева наблюдаются только первично-рекристаллизованные зерна. Магнитные свойства по результатам отжига приведены в табл.1.

Пример 2 с рекристаллизационным отжигом в сухой атмосфере

Изотропную электротехническую сталь с содержанием 0,64% Si, 0,15% Al, 0,133% Р, 0,005% С, остальное - Fe и примеси выплавляли в конвертере, проводили вакуумирование, слябы получали путем непрерывной разливки. После горячей прокатки на толщину 2,2 мм металл подвергался травлению и холодной прокатке на толщину 0,65 мм. Холоднокатаный металл разрезался на образцы с размерами 0,65×30×305 мм. Образцы подвергались скоростному нагреву со скоростью 220°С/сек до температуры 830°С в сухой защитной азотоводородной смеси, время нагрева 3,7 сек. Далее образцы выдерживали в течение 3 мин для прохождения рекристаллизации. Обезуглероживание не требовалось, т.к. металл проходил предварительное внепечное вакуумирование. Для сравнения образцы той же партии стали после холодной прокатки подвергали нагреву до 830°С в течение 5 мин и выдержке в течение 3 мин в сухой защитной азотоводородной смеси для прохождения рекристаллизации. По результатам обработки выявлено, что в образцах, проходивших скоростной нагрев, обнаружено прохождение собирательной рекристаллизации до 50%, тогда как в структуре стали, обработанной без скоростного нагрева, наблюдаются только первично-рекристаллизованные зерна. Предварительное вакуумирование и проведение отжига в сухой защитной азотоводородной смеси позволили избавиться от зоны внутреннего окисления. Магнитные свойства по результатам отжига приведены в табл.2.

Таблица 1
Магнитные характеристики изотропной электротехнической стали, обработанной по двум режимам, толщина 0,5 мм (Пример 1)
без скоростного нагрева	со скоростным нагревом
Р_1,5/50, Вт/кг	В₂₅₀₀, Тл	P_1,5/50, Вт/кг	В₂₅₀₀, Тл
7,13	1,663	5,32	1,671
7,5	1,679	5,41	1,693
7,46	1,681	5,4	1,691
7,18	1,684	5,1	1,695
7,03	1,679	5,6	1,681

Таблица 2
Магнитные характеристики изотропной электротехнической стали, обработанной по двум режимам, толщина 0,65 мм (Пример 2)
без скоростного нагрева	со скоростным нагревом
P_1,5/50, Вт/кг	В₂₅₀₀, Тл	Р_1,5/50, Вт/кг	В₂₅₀₀, Тл
8,11	1,672	6,24	1,684
8,32	1,683	6,27	1,695
8,4	1,667	6,38	1,68
8,27	1,68	6,35	1,694
8,0	1,681	6,09	1,693

Магнитные свойства в табл.2 указаны для толщины 0,65 мм (Пример 2). При пересчете на толщину 0,5 мм они оказываются выше, чем в табл.1.

Таким образом проведение скоростного нагрева в указанных параметрах, при прочих равных условиях, обеспечивает более быстрое прохождение процессов рекристаллизации и обеспечивает повышение магнитных свойств изотропной электротехнической стали.

Исследование научно-технической литературы показало отсутствие аналогичных технических решений, т.е. изобретение соответствует критерию - «Новизна».

1. Способ получения изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, необязательно вакуумирование, горячую прокатку, необязательно нормализацию, однократную холодную прокатку полосы на конечную толщину, обезуглероживающий отжиг при 800-850°С во влажной азотоводородной смеси и рекристаллизационный отжиг при 800-1050°С в сухой защитной среде, отличающийся тем, что нагрев до температуры обезуглероживающего отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/с во влажной защитной азотоводородной смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев до температуры рекристаллизационного отжига осуществляют со скоростью 100-500°С/с в сухой защитной азотоводородной смеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. .

Способ изготовления электротехнической полосы с ориентированной зернистой структурой // 2469125

Изобретение относится к изготовлению электротехнической полосы с ориентированной зернистой структурой, покрытой фосфатным слоем. .

Способ производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном // 2465348

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листа из электротехнической стали. .

Способ производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали // 2459876

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к производству холоднокатаной электротехнической изотропной стали, используемой для изготовления магнитопроводов электрических машин.

Способ получения текстурированной кремнистой стали, содержащей медь // 2457260

Изобретение относится к производству тектурированной Si стали, содержащей Сu. .

Способ изготовления текстурированной магнитной полосы // 2456351

Изобретение относится к изготовлению текстурованных магнитных полос, которые используются в производстве магнитных сердечников электрических трансформаторов. .

Текстурированный лист из электротехнической стали с превосходными магнитными свойствами // 2454487

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из текстурированной электротехнической стали, применяемому в качестве магнитомягкого материала для сердечников трансформаторов и другого электрического оборудования.

Способ изготовления ориентированной si стали с высокими электромагнитными характеристиками // 2450062

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению ориентированной кремнистой стали с высокими электромагнитными свойствами. .

Способ производства высококремнистой изотропной электротехнической стали // 2442832

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству холоднокатаной изотропной электротехнической стали четвертой группы легирования. .

Способ получения листа электромагнитной стали с ориентированными зернами, у которого магнитные домены контролируются посредством приложения лазерного луча // 2440426

Изобретение относится к технологии производства листа электротехнической стали с ориентированными зернами. .

Электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой и способ его производства // 2483124

Изобретение относится к области металлургии

Неориентированная магнитная листовая сталь и способ ее изготовления // 2485186

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению неориентированной магнитной листовой стали, используемой для изготовления сердечников двигателей электромобилей

Способ производства холоднокатаной электротехнической изотропной стали с улучшенной плоскостностью // 2489500

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к холоднокатаной электротехнической изотропной стали, используемой для изготовления магнитопроводов электрических машин

Способ термомагнитной обработки анизотропных магнитомягких материалов // 2494153

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термомагнитной обработке магнитомягких материалов. Для улучшения магнитных характеристик холоднокатаной рулонной анизотропной электротехнической стали осуществляют высокотемпературный отжиг, выдержку, охлаждение до комнатной температуры и обработку в знакопеременном магнитном поле. При магнитной обработке плоскость ленты отклоняют от направления магнитного поля на угол в интервале от 1 до 10° в направлении движения ленты, при этом частота магнитного поля составляет 0,05-1,0 кГц. Способ позволяет провести обработку в процессе непрерывного движения стальной ленты в технологическом потоке, а угловое отклонение ленты можно задать, установив направляющие ролики в печи для термомагнитной обработки на разной высоте. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Лист электротехнической стали с ориентированными зернами // 2496905

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листов электротехнической стали с ориентированными зернами, которые используются в качестве материалов стальных сердечников при производстве крупных трансформаторов, имеющих размер несколько метров. Лист выполнен из стали, содержащей компоненты, мас.%: 0,005 или меньше С, от 1,0 до 8,0 Si, от 0,005 до 1,0 Mn, один или несколько элементов, выбранных из Nb, Та, V и Zr, причем их общее содержание составляет от 10 до 50 м.д., и остальное Fe и неизбежные примеси. По меньшей мере 10% от содержания Nb, Та, V и Zr находится в виде частиц выделившейся фазы, частицы которой имеют средний диаметр - диаметр эквивалентного круга - от 0,02 до 3 мкм, а вторично рекристаллизованные зерна в стальном листе имеют средний размер 5 мм или больше. Обеспечивается снижение ухудшения магнитных характеристик в случае, когда лист подвергается сдвигу вследствие резки, даже без проведения операции отжига для снятия напряжений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 3 пр.

Способ изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой // 2497956

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения магнитных свойств и обеспечения высокого качества поверхности листа слиток из стали, содержащей, вес.%: Si от 2,5 до 4,0, С от 0,02 до 0,10, Mn от 0,05 до 0,20, растворимый в кислоте Al от 0,020 до 0,040, N от 0,002 до 0,012, S от 0,001 до 0,010, Р от 0,01 до 0,08, Те от 0,0005 до 0,0050, нагревают до 1320°С или менее, затем подвергают горячей прокатке, отжигу, холодной прокатке, обезуглероживающему отжигу и азотирующему отжигу, получая в результате обезуглероженный и азотированный стальной лист. На поверхность обезуглероженного и азотированного стального листа наносят разделительный агент для отжига и осуществляют окончательный отжиг, формируя таким образом стеклянную покровную пленку. Содержание N в обезуглероженном и азотированном стальном листе составляет от 0,0150 вес.%. до 0,0250 вес.%. и удовлетворяет условию 2×[Те]+[N] 0,0300 вес.%, где [Те] представляет собой содержание Те, a [N] - содержание N. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил., 4 пр.

Способ изготовления улучшенной электротехнической полосовой стали // 2499845

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению полосы из электротехнической стали, используемой в электротехнической промышленности. Для создания в полосовой стали надежного изолирующего слоя с хорошими контролирующими свойствами изготовление электротехнической полосовой стали с оксидным покрытием проводят в установке для непрерывного рекристаллизационного отжига, при этом полосу сначала нагревают и охлаждают в зоне нагрева и охлаждения установки, а затем ее подают в зону перестаривания. Из зоны перестаривания полосу вводят в зону окончательного охлаждения с температурой от 450°C до 550°C, в зоне окончательного охлаждения воздействуют на указанную полосу концентрацией кислорода от 0,05% до 0,2%, при этом точку росы воды устанавливают на температуру ниже -10°C. Электротехническая полосовая сталь имеет на поверхности оксидный слой, содержащий более 90% Fe3O4, толщина оксидного слоя меньше или равна 150 нм. Полосу с оксидным покрытием применяют для изготовления шихтованных пакетов из изолированных друг от друга листов активной стали для статоров и роторов электродвигателей или генераторов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения листа электротехнической стали с ориентированными зернами // 2499846

Изобретение относится к области металлургии, в частности изготовлению листа из электротехнической стали. Для обеспечения высокой плотности магнитного потока осуществляют нагрев полосы из стали, содержащей, мас.%: Si - 0,8÷7,0, растворимый в кислоте Аl - 0,01÷0,065, N - 0,004÷0,012, Мn - 0,05÷1,0, В - 0,0005÷0,0080, С - 0,085 или менее и дополнительно содержащий, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из S и Se, составляющий 0,003÷0,015 мас.%, как общее количество, Fe и неизбежные примеси - остальное до заданной температуры, горячую прокатку, отжиг, холодную прокатку, отжиг с декарбонизацией холоднокатаной стальной полосы, с получением декарбонизированной и отожженной стальной полосы, нанесение покрытия, содержащего MgO в качестве своего главного компонента, окончательный отжиг, при этом дополнительно осуществляют обработку азотированием. Температуру нагрева под прокатку задают в зависимости от содержания в стали серы и селена. Конечная температура чистовой прокатки задается в соответствии с содержанием бора. 9 з.п. ф-лы, 33 табл., 16 ил.

Способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой // 2501866

Изобретение относится к области черной металлургии. Для улучшения магнитных свойств и физико-механических свойств более устойчивых к эксплуатационным воздействиям анизотропной электротехнической стали Fe-3% стальные листы толщиной 0,05-0,50 мм, подвергнутые отжигу для вторичной рекристаллизации и имеющие изоляционные конечные покрытия, обрабатывают лазером непрерывного излучения путем сканирования движущегося листа в поперечном направлении относительно направления его движения, при этом в зонах лазерной обработки стальных листов, дополнительно насаждают локальные дефекты и одновременно формируют пластической деформацией локальное поверхностное сжатие на глубину не более 1/4 толщины листа стали, причем в качестве основы дефектов применяют слабомагнитные порошкообразные вещества, имеющие намагниченность насыщения 200-500 Гс, которые насыпают на поверхность стальных листов, или наносят магнитоактивным покрытием, или дополнительно насыпают на покрытие, а на заключительной стадии обработки осуществляют низкотемпературный отпуск в диапазоне 500-550°C. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Высокотемпературная печь для отжига рулонов тонколистового проката // 2502028

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения равномерности нагрева отжигаемого материала высокотемпературная печь для отжига рулонов (4) содержит печной стенд (2), несущее устройство (3), образующее опорную поверхность (17) для соосного размещения рулона (4) над печным стендом (2) с зазором, защитный колпак (6), соосно охватывающий печной стенд (2) с несущим устройством (3), подключенный к трубопроводу (10) для подачи защитного газа и к трубопроводу для отвода защитного газа, содержащий цилиндрический корпус (7) и закрывающий сверху корпус (7) купол (16), вращающееся уплотнение (9) между печным стендом (2) и защитным колпаком (6), а также нагревательный колпак (13), охватывающий с зазором защитный колпак (6), при этом осевой участок корпуса защитного колпака (6), определяемый расстоянием (h) по высоте между опорной поверхностью (17) несущего устройства (3) и печным стендом (2), содержит поверхность, которая составляет, по меньшей мере, три четверти от поверхности купола. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.