Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству электротехнической анизотропной стали, используемой для изготовления силовых и распределительных магнитопроводов трансформаторов. Для повышения качества термостойкого покрытия и, как следствие, высоких характеристик адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия в способе производства стали, включающем выплавку и разливку стали, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полосы в промежуточной толщине, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, термостойкое покрытие содержит оксид магния MgO, неактивные оксиды кремния, магния или их смесь, и пирогенный диоксид кремния при следующем соотношении, мас.ч: оксид магния 100, неактивные оксиды магния, кремния или их смесь 5-35 пирогенный диоксид кремния (аэросил) 0,5-2,0. При этом в качестве неактивного оксида магния может использоваться оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших высокотемпературный отжиг. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству электротехнической анизотропной стали (ЭАС) с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия, используемой для изготовления силовых и распределительных магнитопроводов трансформаторов.

Формирование грунтового слоя на поверхности полос ЭАС является необходимым условием получения качественного электроизоляционного покрытия с высокими техническими характеристиками (адгезия и коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия).

Грунтовый слой на поверхности полос ЭАС формируется в процессе высокотемпературного отжига (ВТО) в колпаковых печах при температуре 800-1050°C на основе слоя термостойкого покрытия, нанесенного на полосу непосредственно перед отжигом, и силиката железа, сформировавшегося в приповерхностных слоях полосы в процессе предшествующего обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига [1].

Обычно для нанесения термостойкого покрытия используют водную суспензию активного оксида магния.

В процессе приготовления суспензии часть активного оксида магния взаимодействует с водой и образует гидроксид, который при нагревании в процессе высокотемпературного отжига разлагается и образует в межвитковом пространстве плотно смотанных рулонов пары воды.

От количества водяного пара, выделившегося в процессе дегидратации термостойкого покрытия, зависит окислительный потенциал межвитковой атмосферы при ВТО. Поддержание оптимального окислительного потенциала является необходимым условием качественного грунтового слоя [2]. При высоком окислительном потенциале атмосферы формируется грунтовый слой с высоким содержанием оксидов железа, что ухудшает адгезию и товарный вид электроизоляционного покрытия. При низком окислительном потенциале оксид магния, не вступивший в реакцию, спекается на поверхности полосы и не удаляется при промывке полосы после ВТО, образуя дефекты в виде белесых полос и точек. Таким образом, характеристики термостойкого покрытия оказывают основное влияние на формирование грунтового слоя.

Регулирование окислительного потенциала проводится различными способами:

- регулированием длительности выдержки рулонов при ВТО в интервале температур разложения гидроксида магния;

- регулированием содержания водорода в атмосфере ВТО;

- введением в состав суспензии химических добавок, выделяющих в процессе ВТО гидроксил-ионы и хлорид-ионы.

Все эти способы недостаточно эффективны по следующим причинам - значительный градиент температуры как по сечению, так и по высоте рулона при ВТО; низкая газопроницаемость плотно смотанного рулона; неравномерное распределение гидроксил-ионов и хлорид-ионов, выделяющихся при разложении химических добавок, вследствие различной плотности смотки в рулоне из-за наличия дефектов геометрии полосы.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип к предложенному изобретению является способ производства электротехнической анизотропной стали, приведенный в патенте РФ №2380433, в котором для улучшения характеристик электроизоляционного покрытия на готовой стали используют введение в состав термостойкого покрытия компонентов кремнезема SiO2 и гидроксида магния Mg(OH)2.

Способ включает выплавку стали, горячую прокатку, двух- или однократную холодную прокатку полосы, обезуглероживающий отжиг в промежуточной или конечной толщине, травление полос перед нанесением термостойкого покрытия, нанесение термостойкого покрытия, содержащего оксид магния MgO, кремнезем SiO2 и гидроксид магния Mg(OH)2 при следующем соотношении компонентов (мас.ч.) 100:0,1-0,5:6-9 соответственно, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. Однако, в этом способе не учитываются следующие аспекты:

- формирование грунтового слоя проходит на основе пленки фаялита, образовавшегося в результате окисления поверхности металла в процессе высокотемпературного отжига парами воды, выделившимися при разложении гидроксида магния Mg(OH)2;

- пленка фаялита, сформированная таким образом, при отжиге в плотно-смотанном рулоне в колпаковой печи, имеет неравномерный характер по длине и ширине рулона, в отличие от пленки фаялита, сформированной при отжиге стальной полосы в проходной печи;

- вышеизложенные обстоятельства приводят к формированию неоднородного грунтового слоя по длине и ширине стальной полосы в рулоне при ВТО, и, как следствие, к производству продукции с нестабильными характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества грунтового покрытия и, как следствие, получения качественного электроизоляционного покрытия с высокими техническими характеристиками (адгезия и коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия) на готовой ЭАС.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства ЭАС в состав термостойкого покрытия на основе оксида магния (MgO) вводят неактивные оксиды кремния (SiO2), магния (MgO), или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

оксид магния 100
неактивные оксиды кремния, магния или их смесь 5-35
пирогенный диоксид кремния (аэросил) 0,5-2,0

В качестве неактивного оксида магния может применяться вторичный оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших ВТО.

Применение неактивных оксидов в составе термостойкого покрытия обеспечивает стабилизацию окислительного потенциала в межвитковом пространстве рулона в интервале температур формирования грунтового покрытия 800-1050°C.

Стабильность суспензии и ее равномерное нанесение на полосу при использовании инертных MgO и SiO2 обеспечивается добавкой нанодисперсного порошка пирогенного диоксида кремния (аэросила).

На основании проведенных лабораторных и промышленных опытов установлены граничные условия содержания неактивных оксидов магния и кремния.

Нижний предел содержания инертных оксидов магния и кремния обусловлен следующей причиной - снижение их содержания ниже 5 вес.ч. приводит к увеличению окислительного потенциала в межвитковом пространстве и, как следствие, к формированию неоднородного грунтового слоя с высоким содержанием оксидов железа (ухудшение товарного вида, адгезии коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия).

Верхний предел содержания неактивных оксидов магния и кремния обусловлен следующими причинами:

- увеличение содержания неактивных оксидов магния и кремния выше 35 вес.ч. приводит к снижению окислительного потенциала в межвитковом пространстве и, как следствие, к спеканию на поверхности полосы оксида магния и получению дефектов в виде белесых полос и точек, также приводящих к ухудшению товарного вида, адгезии коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия;

- снижением технологичности приготовления суспензии и, как следствие, дополнительным ухудшением качества электроизоляционного покрытия на готовой ЭАС.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявленного способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Применение изобретения позволяет улучшить адгезию электроизоляционного покрытия и повысить коэффициент электроизоляционного покрытия готовой ЭАС на 10-20 Ом⋅см2.

Ниже приведены варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример

Серию плавок выплавляли в 150-тонных конвертерах (состав, мас.%: 3,10-3,14% Si, 0,032-0,-034% C, 0,003-0,004% S, 0,50-0,51% Cu, 0,015-0,017% Al, 0,010-0,011% N) разливали на УНРС на слябы, которые нагревались в нагревательных печах до температуры 1240-1260°C и затем прокатывались на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки на полосы толщиной 2,5 мм. Горячекатаные полосы проходили травление. Травленые полосы подвергали двукратной холодной прокатке (на 4-клетевом стане «Тандем» на толщину 0,70 мм и реверсивном стане на толщину 0,27 мм). На холоднокатаные полосы после 2-й холодной прокатки наносили термостойкое покрытие. Затем полосы с нанесенным термостойким покрытием проходили высокотемпературный отжиг для проведения вторичной рекристаллизации. После высокотемпературного отжига в линии агрегата электроизоляционного покрытия на полосы наносили электроизоляционное покрытие и проводили выпрямляющий отжиг. После завершающей обработки производили измерения адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия.

Результаты адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия электротехнической анизотропной стали, произведенной по известному и заявляемому способам, приведены в таблице 1.

Как показывают приведенные результаты, наилучшие характеристики электроизоляционного покрытия имеет прокат готовой электротехнической анизотропной стали, нанесение термостойкого покрытия на который произведено в соответствии с заявляемым способом.

1. Способ производства электротехнической анизотропной стальной полосы с электроизоляционным покрытием, имеющим высокие характеристики адгезии и коэффициента сопротивления, включающий выплавку и разливку стали, горячую прокатку на полосы, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полосы в промежуточной толщине, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, отличающийся тем, что на полосу наносят термостойкое покрытие, содержащее оксид магния MgO, неактивные оксиды кремния, магния, или их смесь, и пирогенный диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

оксид магния 100

неактивные оксиды кремния, магния или их смесь 5-35
пирогенный диоксид кремния 0,5-2,0

2. Способ по п. 1, в котором в качестве неактивного оксида магния используют оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших высокотемпературный отжиг.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составу антикоррозионного покрытия, способу нанесения состава антикоррозионного покрытия и к подложке с нанесенным покрытием. Состав, включающий по меньшей мере один полисилоксан, имеющий средневзвешенную молекулярную массу Mw в диапазоне от 800 до 25000 г/моль, металлические частицы и по меньшей мере один отвердитель, причем полисилоксан и отвердитель вместе образуют химически активную связующую систему, в которой содержание полисилоксана составляет более 90 вес.%, содержание отвердителя соответственно составляет менее 10 вес.%.
Изобретение относится к нанесению изоляционного покрытия на текстурованную электротехническую листовую сталь. Предложены варианты обрабатывающего раствора для нанесения не содержащего хрома изоляционного покрытия, содержащие одно или несколько соединений, выбранных из фосфатов Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al или фосфата Mn, а также коллоидный диоксид кремния в количестве 50-120 мас.

Изобретение относится к удалению железа из ванны предварительной обработки, выведенной из работы. Предложены варианты способа удаления железа из ванны предварительной обработки, по существу свободной от фосфат-ионов при её функционировании, которые осуществляют в отсутствие изделия, подлежащего покрытию указанной композицией для предварительной обработки.
Изобретение относится к формированию создающего растягивающее напряжение бесхромового покрытия на листе текстурованной электротехнической стали, позволяющего достичь одновременно превосходного сопротивления влагопоглощению и высокого эффекта снижения потерь в железе, получаемого за счет создания достаточного напряжения, при использовании недорогого источника Ti вместо дорогостоящего хелата Ti.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с изоляционным покрытием с превосходными штампуемостью и адгезионными свойствами. Электротехническая листовая сталь с изоляционным покрытием содержит электротехническую листовую сталь и изоляционное покрытие, сформированное на электротехнической листовой стали.
Изобретение относится к стальному листу с покрытием с превосходной коррозионной стойкостью и стойкостью к царапанию. Стальной лист содержит грунтовочное пленочное покрытие, расположенное на стальном листе, содержащее антикоррозийный пигмент и частицы без микропор, и верхнее пленочное покрытие, расположенное на грунтовочном пленочном покрытии.

Изобретение относится к листу электротехнической стали, снабженному изоляционным покрытием, обладающим высокой коррозионной устойчивостью и высокой адгезией. Изоляционное покрытие, находящееся на листе электротехнической стали, включает Zr и Fe, причем содержание Zr в покрытии составляет от 0,05 до 1,50 г/м2 в расчете на ZrO2, а мольное отношение Fe к Zr в покрытии составляет от 0,10 до 2,00.

Изобретение относится к формированию высокотемпературных конверсионных покрытий на подложке. Предложены варианты способа формирования конверсионного покрытия на железосодержащей подложке, включающие приведение в контакт поверхности указанной подложки с жидкой композицией, содержащей по меньшей мере 0,2% натриевой соли сложного эфира фосфорной кислоты и по меньшей мере 0,1% гидроксида натрия, гидроксида калия или гидроксида аммония.

Изобретение относится к области термической обработки. Для обеспечения однородной температуры по всей поверхности стального листа способ включает в себя стадию термической обработки листа (1) при его перемещении путем погружения его по меньшей мере в одну ванну (5, 16) с расплавленными окислами, при этом ванна (5, 16) с расплавленными окислами имеет вязкость ниже 3·10-1 Па⋅с, поверхность ванны (5, 16) находится в контакте с неокислительной атмосферой, расплавленные окислы являются инертными по отношению к железу, разница между температурой ферросплавного листа (1) на входе в ванну (5, 16) и температурой ванны (5, 16) находится между 25°С и 900°С, а остатки окислов, остающиеся на поверхностях ферросплавного листа (1) на выходе из ванны (4, 16), удаляют.

Изобретение относится к покрытию изделий, в частности к покрытию кузова транспортного средства. В способе на кузов транспортного средства наносят слой грунтовки под цвет кузова с цветным пигментом, на слой грунтовки под цвет кузова до его высыхания наносят первый слой базового покрытия, причем до высыхания первого слоя базового покрытия наносят первый слой прозрачного покрытия и осуществляют термическую обработку кузова транспортного средства для высушивания слоя грунтовки под цвет кузова, первого слоя базового покрытия и первого слоя прозрачного покрытия таким образом, чтобы после термической обработки упомянутый цветной пигмент отражал свет, проходящий через первый слой базового покрытия и первый слой прозрачного покрытия.

Изобретение относится к области металлургии. Раскрывается текстурированная листовая электротехническая сталь, которая демонстрирует улучшение значений билдинг-фактора (БФ) без повреждения покрытия, придающего натяжение.

Изобретение относится к содержащему элемент Fe порошку оксида магния и к способу получения указанного порошка. Порошок оксида магния содержит элемент Fe в количестве от 0,03 до 0,20 мас.%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам улучшения магнитных свойств, и может быть использовано в электронике и приборостроении. Способ изготовления изделий из магнитно-мягкого сплава 27КХ включает интенсивную пластическую деформацию исходного магнитно-мягкого сплава с последующим получением заготовки заданной формы и отжиг полученной заготовки в интервале температур 730-850°С в течение 1-3 часов.

Изобретение относится к производству аморфных и нанокристаллических металлических сплавов путем сверхбыстрой закалки расплавов. Способ получения нанокристаллического магнитотвердого материала из сплава системы (Nd, Ho)-(Fe, Со)-В включает плавление сплава в тигле и выдавливание расплава через отверстие в тигле на поверхность вращающегося охлаждающего барабана с пропусканием постоянного электрического тока через струю жидкого металла и охлаждающий барабан.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с изоляционным покрытием с превосходными штампуемостью и адгезионными свойствами. Электротехническая листовая сталь с изоляционным покрытием содержит электротехническую листовую сталь и изоляционное покрытие, сформированное на электротехнической листовой стали.

Изобретение относится к электротехнической листовой стали с изоляционным покрытием с превосходными штампуемостью и адгезионными свойствами. Электротехническая листовая сталь с изоляционным покрытием содержит электротехническую листовую сталь и изоляционное покрытие, сформированное на электротехнической листовой стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу текстурированной электротехнической стали. Лист содержит стальную подложку, на по меньшей мере одну поверхность которой нанесены форстеритовое покрытие и вторичное покрытие.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для обеспечения высокой магнитной проницаемости стали и равномерности магнитных свойств осуществляют выплавку стали, содержащей медь от 0,4 до 0,6 мас.%, разливку, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающим отжигом, нанесение на полосу магнезиального покрытия, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу нетекстурированной электротехнической стали толщиной 0,10-0,50 мм, используемому в качестве материала для сердечника приводного двигателя и электрогенератора.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из текстурированной кремнистой стали, используемого в средствах передачи и преобразования энергии.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения образования дефектов в стеклянной покровной пленке устройство для лазерной обработки листа содержит лазерный осциллятор, испускающий лазерный луч, причем лазерный луч, фокусируемый на лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, представляет собой линейно-поляризованный свет и сканируется в направлении сканирования, и угол между направлением линейной поляризации и направлением сканирования составляет более 45° и равен или не более 90°. 8 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству электротехнической анизотропной стали, используемой для изготовления силовых и распределительных магнитопроводов трансформаторов. Для повышения качества термостойкого покрытия и, как следствие, высоких характеристик адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия в способе производства стали, включающем выплавку и разливку стали, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полосы в промежуточной толщине, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, термостойкое покрытие содержит оксид магния MgO, неактивные оксиды кремния, магния или их смесь, и пирогенный диоксид кремния при следующем соотношении, мас.ч: оксид магния 100, неактивные оксиды магния, кремния или их смесь 5-35 пирогенный диоксид кремния 0,5-2,0. При этом в качестве неактивного оксида магния может использоваться оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших высокотемпературный отжиг. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх