СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК C21D8/12 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству анизотропной электротехнической тонколистовой стали, применяемой для изготовления магнитопроводов с низкими потерями электроэнергии на перемагничивание.

Известны способы производства анизотропной электротехнической тонколистовой стали, включающие выплавку стали с легированием алюминием, медью, марганцем и титаном, двукратную холодную прокатку полос с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине и отжиг в конечной толщине перед нанесением защитного покрытия (1-4).

Наиболее близким (прототипом) является способ (4), включающий выплавку стали хим. состава, мас. углерод 0,035-0,040; кремний 2,80-3,20; марганец 0,18-0,27; алюминий 0,013-0,17; медь 0,50-0,60; азот 0,006-0,015, горячую прокатку полос на толщину 2,5 мм, травление, и первую холодную прокатку на толщину 0,70 мм, обезуглероживающий отжиг в увлаженной азото-водородной атмосфере, вторую холодную прокатку на 20-валковом стане на номинальную толщину 0,27 мм, обезжиривание и термическую обработку в проходной печи при температуре 550-590^oC, нанесение защитного покрытия, высокотемпературный отжиг в колпаковой печи, выпрямляющий отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия.

Недостатком этого способа является низкий выхода партий стали высшей категории качества: марки 5409 по ГОСТу 21427-1-83 составляет не более 0,4% выход стали 1 класса поверхности по ТУ 14-106-416-92 не более 5%
Исследования тонкой структуры металла различных плавок выплавленных и образованных по известным способам показали, что размер и плотность (P) фаз
ингибиторов, стабилизирующих матрицу первичной рекристаллизации в процессе нагрева и определяющих преимущественных рост зерен с ребровой текстурой (110) [001] при вторичной рекристаллизации колеблются в широких пределах α 30-50 ρ 0,5•10¹³-1,0•10¹⁴ шт/см, что позволяет достигнуть высокого выхода стали высшей категории качества по магнитным свойствам.

При производстве анизотропной тонколистовой стали по известным способам холодно-катаные полосы в конечной толщине перед нанесением защитного покрытия имеют повышенную локальную неплотность. Это обусловлено тем, что вторая холодная прокатка металла с относительным обжатием более 60% имеющего повышенное сопротивление деформации, осуществляется преимущественно на станах с малым диаметром рабочих валков, а в качестве исходной заготовки используется обезуглероженная полоса, на поверхности которой всегда имеется неравномерная по длине и ширине полосы пленка в основном из окислов кремния.

Кроме того, поперечные сечения исходной полосы в большинстве случаев имеют несимметричную форму из-за неравномерного по длине бочки износа рабочих валков при горячей и холодной прокатке высококремнистой стали, что затрудняет получение планшетных полос.

Локальная неплоскостность не исправляется при низкотемпературной термической обработке в проходной печи и препятствует нанесению равномерного слоя защитного покрытия, получению плотности смотки рулонов перед отжигом в колпаковой печи, что является одной из причин низкого выхода готовой стали с поверхностью 1 класса.

Описанные недостатки присущи и другим известным способам производства анизотропной электротехнической тонколистовой стали с обезуглероживанием в промежуточной толщине (2-4).

Устранение указанных недостатков достигается тем, что в способе, включающем двукратную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, вторая холодная прокатка производится на номинальную толщину с плюсовым допуском, равным сумме предельных отклонений по толщине, а перед нанесением защитного покрытия производится дрессировка отожженных полос с относительным обжатием E, определяемым по формуле:

где
Δh сумма предельных отклонений по толщине, мм;
h номинальная толщина готовой стали, мм;
Исследования показали, что дрессировка отожженных полос стимулирует выделение из твердого раствора медьсодержащих фаз Cu₅Si; CuMnO₄, что при последующем нагреве увеличивает суммарную плотность фаз-ингибиторов на этапе первичной рекристаллизации с (0,5-2,0)•10¹³ до 3,0•10¹³-1,0•10¹⁴ /см³ и обеспечивает за счет этого улучшение магнитных свойств.

Применение дрессировки в полтора-два раза уменьшает величину неплоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, повышает однородность грунтового слоя из окислов кремния, магния и железа, формирующегося при высокотемпературном отжиге в плотно смотанном рулоне, и качество поверхности готовой стали.

По предлагаемой технологии выплавляется сталь состава, мас. углерод 0,030-0,045; кремний 2,80-3,20; марганец 0,18-0,30; алюминий 0,013-0,025; медь 0,40-0,60; азот 0,006-0,015; остальное железо и неизбежные примеси. Непрерывно-литые слябы прокатываются на холодно-катаные полосы толщиной 0,70 мм, обезуглероживаются в проходной печи в увлажненной азото-водородной смеси и вторично прокатываются на номинальную толщину 0,23 и 0,27 мм с плюсовым допуском 0,02 мм, затем отжигаются в колпаковой или проходной печи при температуре 550-800^oC. После отжига полосы подвергаются дрессировке с относительным обжатием 8,7-10,5% и наносится защитное покрытие из малогидратированной окиси магния. Плотно смотанные рулоны отжигаются при температуре 1150^oC в колпаковой печи в сухом водороде и азотоводородной смеси. После высокотемпературного отжига на полосы наносится электроизоляционное магнийфосфатное покрытие с последующими выпрямляющим отжигом в проходной печи.

Полученные результаты в сравнении с известным способом т.е. без дрессировки, представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ производства тонких полос анизотропной электротехнической стали позволяет снизить максимальные удельные ватные потери на 5-6% и увеличить выход стали с поверхностью 1 класса по ТУ 14-106-416-92 в 4-5 раз.

Использование: улучшение магнитных свойств и качества поверхности при производстве анизотропной электротехнической тонколистовой стали с особо низкими потерями на перемагничивание. Сущность: способ включает в себя выплавку стали по нитридному варианту с легированием алюминием, медью и марганцем, двухкратную холодную прокладку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, низкотемпературный отжиг в проходной или колпаковой печи. После низкотемпературного отжига производят дрессировку полос. В результате дрессировки отожженных полос происходит увеличение плотности ингибиторной фазы за счет более интенсивного выделения из твердого раствора медь- содержащей фазы и снижение плоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, что создает благоприятные предпосылки для формирования оптимальной структуры и текстуры при вторичной рекристаллизации и получения однородного грунтового слоя в процессе высокотемпературного отжига, что позволяет снизить максимальные ваттные удельные потери на 5-6% и увеличить выход с поверхности 1 класса в 4-5 раз. 1 табл.

Способ производства анизотропной электротехнической стали, включающий выплавку стали состава, мас.

Углерод 0,030 0,045
Кремний 2,80 3,30
Марганец 0,15 0,30
Алюминий 0,013 0,025
Медь 0,40 0,60
Азот 0,006 0,015
Железо Остальное
и неизбежные примеси, горячую прокатку, травление, двухкратную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом в промежуточной толщине, отжиг в колпаковой или проходной печи, нанесение защитного покрытия, высокотемпературный отжиг в сухом водороде или азотно-водородной смеси, выпрямляющий отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия, отличающийся тем, что вторую холодную прокатку производят на номинальную толщину с плюсовым допуском, равным сумме предельных отклонений по толщине, а перед нанесением защитного покрытия производят дрессировку отожженных полос при температуре 550 800^oС с относительным обжатием E, определяемым по формуле

где Δh - сумма предельных отклонений по толщине, мм;
h номинальная толщина готовой стали, мм.