СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Российский патент 1995 года по МПК C21D8/12 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству анизотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрической аппаратуры.

Известны способы производства анизотропной стали, в которых регламентируются режимы обезуглероживающего отжига. Например, в способе [1] оговаривается необходимость охлаждения полос от температуры обезуглероживающего отжига до 500-600^оС со скоростью 20-500^оС/с. Это позволяет избежать коалесценции нитридов алюминия и улучшить магнитные свойства стали. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ производства холоднокатаной анизотропной электротехнической стали [2] В этом способе для повышения магнитных свойств нагрев полос при обезуглероживающем отжиге до 550-700^оС проводят со скоростью 33-45^оС/с. Цель достигается за счет формирования определенных параметров неметаллических включений и размера зерна. Способ позволяет улучшить магнитные свойства стали, но не все возможности регламентации режимов обезуглероживающего отжига исчерпаны.

Цель изобретения улучшение магнитных свойств стали.

Цель достигается тем, что сталь, содержащую следующие ингредиенты, мас. углерод 0,025-0,060; кремний 2,80-3,30; алюминий 0,008-0,030; титан 0,003-0,012; медь 0,10-0,60; азот 0,004-0,012; остальное железо и примеси, подвергают обезуглероживающему отжигу при 750-900^оС в проходной печи, обеспечивающей отношение времени нахождения полосы в камерах нагрева и выдержки 0,18-0,22 при общем времени 6-9 мин.

Предлагаемый способ включает двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающем отжигом и высокотемпературный отжиг. Структура готовой анизотропной стали получается процессом вторичной рекристаллизации. Вторичная рекристаллизация протекает в течение нагрева при высокотемпературном отжиге. Зерна вторичной рекристаллизации растут за счет зерен первичной рекристаллизации. Чем меньше размер последних, тем больше селективность роста первых. В производстве анизотропной стали имеет место механизм "наследования" структуры. Получая более мелкое зерно первичной рекристаллизации при горячей прокатке или обезуглероживающем отжиге, можно уменьшить его размеры при высокотемпературном отжиге. В результате магнитные свойства стали улучшаются.

В известном способе для получения определенного размера зерна регламентируется скорость нагрева. На размер зерна влияют не только скорость нагрева, т.е. время нагрева, но и состав стали, время выдержки, температура выдержки. В предлагаемом способе сочетание определенного состава стали и режимов обезуглероживающего отжига позволяет уменьшить размер зерна первичной рекристаллизации и за счет этого улучшить магнитные свойства стали. Здесь следует отметить, что применяемые скорости охлаждения не оказывают влияния на размер зерна.

Пределы предлагаемого состава стали объясняются следующим:
Углерод получение содержаний менее 0,025% усложняет и удорожает выплавку. При содержаниях более 0,060% требуется увеличение времени обезуглероживания свыше заявляемого предела для получения остаточного углерода не более 0,005% Увеличение времени приводит к росту размеров зерен первичной рекристаллизации и ухудшению магнитных свойств стали.

Кремний при содержании менее 2,80% возрастают потери на вихревые токи, при содержании более 3,30% сталь становится хрупкой и трудно обрабатывается.

Алюминий является основным элементом, который самостоятельно и в соединении с азотом тормозит рост зерна первичной рекристаллизации. При содержаниях менее 0,008% торможение роста зерна становится малоэффективным, при содержаниях более 0,030% происходит перестабилизация роста зерна. В любом случае магнитные свойства стали ухудшаются.

Титан является элементом, обеспечивающим торможение роста зерна. Содержание 0,003% минимально достижимое для существующих шихтовых материалов. Содержание более 0,012% вызывает ухудшение свойств стали из-за выделения большого количества нитридов титана.

Медь влияние меди сложнее, чем других элементов. Она тормозит выделение нитридов алюминия, влияя тем самым на величину зерна. В процессе нагрева при высокотемпературном отжиге выделяется в интервале 500-600^оС в виде медьсодержащей фазы, оптимизируя при этом текстуру первичной рекристаллизации и увеличивая размер зерна на 0,5-3 мкм. Положительный эффект от оптимизации текстуры превосходит отрицательный эффект от увеличения размера зерна. При содержании менее 0,10 и более 0,60 магнитные свойства стали ухудшаются.

Азот является элементом, необходимым для формирования в стали нитридов, тормозящих рост зерна. Содержание 0,004% минимально достижимое при существующих шихтовых материалах и технологиях выплавки. При содержаниях более 0,012% магнитные свойства стали ухудшаются.

При обезуглероживающем отжиге должны пройти два процесса: обезуглеpоживание до содержаний менее 0,005% и рекристаллизация. Обезуглероживание требует гораздо большего времени, чем рекристаллизация. В результате, при отжиге после прохождения первичной рекристаллизации успевает начаться собирательная рекристаллизация. Последняя ведет к увеличению размеров зерна, т.е. ухудшению магнитных свойств стали. Совокупность состава стали и режимов обезуглероживающего отжига в предлагаемом способе обеспечивает минимальное развитие собирательной рекристаллизации. При температурах обезуглероживающего отжига более 900^оС предлагаемый состав стали не обеспечивает эффективного торможения роста зерна. При температурах менее 750^оС скорость обезуглероживания значительно понижается и длительность отжига увеличивается так, что существенно повышается себестоимость стали. При температурах 750-900^оС для обезуглероживания и минимального развития собирательной рекристаллизации достаточно, чтобы в камерах нагрева и выдержки полоса находилась 6-9 мин. Времени менее 6 мин не достаточно для обезуглероживания стали до содержаний углерода менее 0,005% Время более 9 мин приводит к развитию собирательной рекристаллизации. Отношение времени нахождения полосы в камерах нагрева и выдержки 0,18-0,22 обеспечивает получение минимального размера зерна. С одной стороны оно предусматривает прогрев полосы при радиационном нагреве до температуры обезуглероживания в камере нагрева, с другой стороны минимальное время нахождения полосы в камере выдержки, обеспечивающее обезуглероживание и минимальную собирательную рекристаллизацию.

Примеры реализации способа. Плавки стали различного состава после горячей прокатки до 2,50 мм подвергались первой холодной прокатке до 0,65 мм, обезуглероживающему отжигу по различным режимам и в различных типах проходных печей, второй холодной прокатке до 0,30 мм и высокотемпературному отжигу. Оценка влияния состава и режимов обезуглероживающего отжига на магнитные свойства стали проводилась по измерению удельных потерь на перемагничивание Р_1,7/50. Результаты влияния состава приведены в табл.1, а режимов отжига в табл.2.

Результаты свидетельствуют, что совокупность всех существенных признаков предлагаемого способа позволяет достичь положительного результата, поэтому их надо рассматривать в совокупности.

Сущность изобретения: способ включает двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающим отжигом и высокотемпературный отжиг. Сталь, содержащую, мас. углерод 0,025 0,060; кремний 2,80 3,30; алюминий 0,008 0,030; титан 0,003 0,012; медь 0,10 0,60; азот 0,004 0,012; железо остальное, подвергают обезуглероживающему отжигу при 750 900°С в проходной печи, обеспечивающей отношение времени нахождения полосы в камерах нагрева и выдержки 0,18 0,22 при общем времени 6 9 мин. В предлагаемом способе совокупность химического состава стали, обеспечивающего торможение собирательной рекристаллизации, и режимов обезуглероживающего отжига, приводящих к минимальному развитию собирательной рекристаллизации, позволяет улучшить магнитные свойства стали. 2 табл.

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, включающий выплавку стали, горячую прокатку, двукратную холодную прокатку с промежуточным обезуглероживающем отжигом и высокотемпературный отжиг, отличающийся тем, что выплавляют сталь, содержащую, мас.

Углерод 0,025 0,060
Кремний 2,80 3,30
Алюминий 0,008 0,030
Титан 0,003 0,012
Медь 0,10 0,60
Азот 0,004 0,012
Железо Остальное
а обезуглероживающий отжиг проводят при 750 900^oС в проходной печи в течении 6 9 мин при отношении времени нахождения полосы в камерах нагрева к времени выдержки 0,18 0,22.