СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ Российский патент 2001 года по МПК C21D8/12 

Описание патента на изобретение RU2171299C1

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству изотропной электротехнической стали, используемой в магнитопроводах вращающихся аппаратов (двигатели, генераторы).

К изотропной электротехнической стали предъявляются требования: ограничение анизотропии магнитных свойств, обеспечение заданного уровня магнитной индукции и магнитных потерь. Удовлетворение этих требований достигается за счет оптимизации размеров зерен (0,07-0,2 мм) [1].

Известен способ получения электротехнической листовой стали, включающий непрерывную разливку стали, содержащей ≅0,04% углерода, 1,5-4,0% кремния, остальное железо и неизбежные примеси, получение сляба, предварительное черновое обжатие сляба на 10-70% при температуре 1000-1300oC, горячую прокатку сляба, холодную прокатку, отжиг [2].

Известен способ изготовления электротехнической листовой стали, включающий получение стали, содержащей: 0,02% C, 0,5-3,5% Si, 0,1-1,0% A1, 0,1-1,0% Mn, не более 0,007% S, 0,005-0,3 Sb, остальное железо, горячую прокатку сляба, отжиг при 700-950oC, холодную прокатку и отжиг [3].

Удовлетворение вышеуказанных требований в способе решается за счет ограничения активности компонентов (главным образом серы, азота, углерода), образующих неметаллические включения, препятствующие росту зерен. Как правило стремятся связать азот в нерастворимые нитриды, что реализуется введением в сталь 0,2-0,6% A1.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является известный способ получения изотропной электротехнической стали, включающий выплавку металла, внепечную обработку стали, разливку стали в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, смотку горячекатанных рулонов, двукратную холодную прокатку и термообработку полосы [4].

Техническим результатом изобретения является получение стабильно высоких магнитных свойств при одновременном удешевлении процесса изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства полос из электротехнической изотропной стали, включающем выплавку металла, внепечную обработку, разливку, нагрев слябов, горячую прокатку, смотку горячекатанных рулонов, холодную прокатку и термообработку полосы, при этом нагрев слябов осуществляют до температуры 1100-1150oC, температуру завершения горячей прокатки устанавливают в переделах 800-850oC, а температуру смотки рулонов поддерживают в пределах 650-700oC. В процессе внепечной обработки стали осуществляют вакуумирование нераскисленного металла с одновременной продувкой его через днище ковша до концентрации углерода менее 0,007%, с последующим легированием кремнием и алюминием и удалением серы путем наведения рафинирующего шлака. Термообработку полос осуществляют при температурах 880-950oC с выдержкой в течение 1-5 минут в азотоводородной неувлажненной смеси. Холодную деформацию проводят в одну стадию.

В приведенных ниже примерах обосновывается эффективность описанных приемов улучшения и стабилизации магнитных свойств.

Пример 1. Металл (C 0,03-0,045%; Mn 0,15-0,22%; Si 1,35-1,60%; Al 0,3-0,5%; N 0,005-0,007%) выплавляли в кислородных конверторах емкостью 150 т; подвергали внепечной обработке с легированием в ковше, порционным вакуумированием, продувкой аргоном через фурму, далее разливали на машинах непрерывного литья на слябы толщиной 220 мм. Слябы нагревали в печах с шагающими балками до разных температур в пределах 1100-1150oC, прокатывали на промежуточную толщину 30 мм. Температуру завершения чистовой деформации варьировали в пределах 800-850oC, а температуру смотки полосы - 650-700oC. Затем следовали травление полос, холодная прокатка с 2,2 до 0,5 мм и обезуглероживающий отжиг в атмосфере увлажненной азотоводородной смеси (H - 25%, N - 75%, температура точки росы - плюс 45oC) при температуре 890-910oC.

Основные результаты исследований представлены на фиг. 1-3. Из данных этих фигур следуют очевидные тенденции к улучшению магнитных свойств по мере уменьшения температуры нагрева слябов и завершения горячей прокатки, а также увеличения температуры смотки полос.

Для получения требуемых магнитных свойств температура нагрева слябов не должна превышать 1150oC. Нижний предел температуры нагрева (1100oC) ограничен возможностями последующей деформации. Верхний предел температуры конца горячей прокатки составляет 850oC (дальнейшее увеличение температуры приводит к ухудшению свойств), нижний - 800oC - перегрузкой клетей чистовой группы. При температуре смотки полос более 650oC горячекатанный прокат характеризуется достаточно крупнозернистой структурой (dср - 0,03-0,05 мм). Вместе с тем, при температуре смотки более 700oC резко ухудшается травимость окалины, что вызывает известные трудности при травлении и холодной прокатке.

Пример 2. Как и в примере 1, металл выплавляли в кислородных конверторах (C - 0,03%; S - 0,006%; Mn - 0,17%; Si - 1,54%; Al - 0,38%; N - 0,006%) и разливали на машинах непрерывного литья. Нагрев слябов осуществляли до температуры 1120oС, горячую прокатку завершали при температуре 830oC, смотку полос производили при температуре 670oC. Таким образом, в рамках одного эксперимента использовали все три приема улучшения магнитных свойств.

Высокий уровень свойств стали (B2500 - 1,63-1,64 Тл, ΔB2500 - 0,07-0,08 Тл, P1,5/50 - 3,6-3,9 Вт/кг) иллюстрирует возможности процесса, реализация которого не требует использования специальных мер и может быть реализована практически на любом листопроизводящем заводе.

Еще большими возможностями обладает технология, при которой операция удаления углерода при термообработке может быть исключена из технологического цикла, а рекристализационный отжиг осуществлен при низком окислительном потенциале атмосферы, что следует из примера 3.

Пример 3. Выплавленный в конверторе металл (сталь, содержащую 0,035% C) в нераскисленном состоянии подвергали вакуумной обработке на установке порционного типа с одновременной продувкой аргоном через пористые пробки в днище ковша, что значительно интенсифицировало процесс удаления углерода. Остаточная концентрация углерода составила 0,004% (без продувки - 0,01%). Затем производили легирование металла кремнием и алюминием, наводили рафинирующий шлак присадками извести и плавикового шпата (1,0-1,5% от веса металла), и осуществляли нагрев металла в печи-ковше до 1600oC и его перемешивание со шлаком за счет дополнительной продувки аргоном. Перед разливкой металл содержал 0,004-0,006% C; 0,004-0,008% S; 1,45-1,52% Si; 0,38-0,49% Al; 0,005-0,007% N. Нагрев слябов, горячую прокатку и смотку полосы производили, соответственно, при температурах 1120, 820, 680oC. Концентрация углерода в горячекатанных полосах составляла 0,002-0,004%, что позволило при завершающем обезуглероживающем отжиге уменьшить окислительный потенциал атмосферы (H - 25%, N - 75%, температура точки росы - минус 5-10oC). Эти приемы способствовали дальнейшему уменьшению магнитных потерь P1,5/50 до 3,3-3,6 Вт/кг и увеличению индукции B2500 до 1,63-1,65 Тл.

Описанные выше закономерности подтверждаются также и при производстве высоколегированной стали.

Пример 4. Выплавленный металл с концентрацией углерода 0,038%, полученный в конверторе, подвергали порционному вакуумированию с продувкой металла аргоном через шибер в днище ковша. Концентрация углерода в результате вакуумирования уменьшилась до 0,008%. После вакуумирования металл через шиберный затвор переливали во второй ковш, на дно которого предварительно были загружены ферросилиций, алюминий и твердый синтетический шлак (CaO 20%, CaF 20%). После перелива металл содержал: C 0,008%; Mn 0,16%; Si 3,12%; Al 0,93%; S 0,002%; N 0,007%. Слитки весом в 12 т прокатывали на обжимном стане на слябы весом 4,8 т, которые нагревали перед прокаткой до 1100oC. После черновой прокатки (толщина раската 24 мм) полосы догревали в специальных проходных печах и прокатывали в широкополосовом стане на толщину 2,2 мм. Температура конца горячей прокатки составляла 830oC, температура смотки полосы-650oC. В дальнейшем, после травления металл прокатывали на толщину 0,5 и 0, 35 мм и подвергали обезуглероживающему отжигу при температуре 940-950oC в увлажненной азото-водородной смеси (H-25%, N- 75%, температура точки росы-плюс 45oC).

Готовый металл характеризовался следующим уровнем магнитных свойств (cм. таблицу).

Отметим, что благодаря уменьшению содержания углерода и ограничению температуры прокатки, пластичность полос была вполне достаточной для того, чтобы деформировать металл, содержащий суммарную концентрацию кремния и алюминия более 4%, до толщины 0,35 мм.

Таким образом, использование приемов, описанных в настоящем изобретении, позволяет получить высокий уровень качественных показателей при разной степени легирования электротехнической изотропной холоднокатанной стали.

Использованная литература
1. Цырлин М.Б. Автореферат докторской диссертации "Принципы и методы модифицирования и управления структурой электротехнических сталей", Москва, 1997.

2. Патент US 4066479, НКИ 148-11. H 01 F 1/04.

3. Патент US 4204890, НКИ 148-11. H 01 F 1/04.

4. A.C. SU 1507822 Al, C 21 D 8/12, 15.09.1989.

Похожие патенты RU2171299C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ 2001
  • Цырлин М.Б.
  • Шатохин И.М.
RU2175985C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2000
  • Цырлин М.Б.
  • Лобанов М.Л.
  • Шевелев В.В.
  • Кавтрев В.М.
RU2159821C1
АНИЗОТРОПНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Шатохин И.М.
  • Цырлин М.Б.
RU2243282C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С НИЗКОЙ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛОЙ 2000
  • Шатохин И.М.
  • Цырлин М.Б.
RU2165464C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ 1999
RU2142019C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 1999
RU2142020C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2002
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Настич В.П.
  • Цырлин М.Б.
  • Чернов П.П.
  • Мамышев В.А.
  • Кукарцев В.М.
  • Ларин Ю.И.
  • Цейтлин Г.А.
  • Лобанов М.Л.
  • Шевелев В.В.
RU2199594C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ПОЛОСЫ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ 2001
  • Цырлин М.Б.
  • Лобанов М.Л.
  • Кавтрев А.В.
  • Шевелев В.В.
RU2180357C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ ДЛЯ ШТАМПОВКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЭМАЛИРОВАНИЯ 2000
  • Цырлин М.Б.
  • Лобанов М.Л.
  • Шабанов В.А.
  • Шевелев В.В.
  • Шатохин И.М.
  • Сарычев А.Ф.
RU2159820C1
АНИЗОТРОПНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2001
  • Цырлин М.Б.
  • Шевелев В.В.
  • Кавтрев А.В.
  • Лобанов М.Л.
  • Каган В.Г.
  • Мельников М.Б.
RU2181786C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 171 299 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству изотропной электротехнической стали, используемой в магнитопроводах вращающихся аппаратов (двигатели, генераторы). Техническим результатом изобретения является получение стабильно высоких магнитных свойств при одновременном удешевлении процесса изготовления. Металл выплавляют в конверторе следующего состава: С - 0,03%; S - 0,006%; Mn - 0,17%; Si - 1,54%; Al - 0,38%; N2 - 0,006%. Разливают в слябы. Сляб нагревают до 1120oС. Подвергают горячей прокатке с температурой ее окончания 830oС, сматывают в рулон при 670oС, подвергают травлению, холодной прокатке и обезуглероживающему отжигу при 950oС. 3 з.п.ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Формула изобретения RU 2 171 299 C1

1. Способ производства полос из электротехнической изотропной стали, включающий выплавку металла, внепечную обработку, разливку, нагрев слябов, горячую прокатку, смотку горячекатаных рулонов, холодную прокатку и термообработку полосы, отличающийся тем, что нагрев слябов осуществляют до 1100-1150oC, температуру завершения горячей прокатки устанавливают в пределах 800-850oC, а температуру смотки рулонов поддерживают в пределах 650-700oC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе внепечной обработки стали осуществляют вакуумирование нераскисленного металла с одновременной продувкой его через днище ковша до концентрации углерода менее 0,007%, с последующим легированием кремнием и алюминием и удалением серы путем наведения рафинирующего шлака. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что термообработку полос осуществляют при температурах 880-950oC с выдержкой в течении 1 - 5 мин в азото-водородной неувлажненной смеси. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что холодную прокатку проводят в одну стадию.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2171299C1

Способ получения холоднокатаной изотропной электротехнической стали 1987
  • Неделин Анатолий Тихонович
  • Цырлин Михаил Борисович
  • Миронов Леонард Владимирович
SU1507822A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 1993
  • Цырлин М.Б.
  • Кавтрев В.М.
  • Зубрик В.А.
  • Лушников В.Ф.
  • Лозовой В.Н.
RU2048545C1
RU 2052515 C1, 20.01.1996
EP 0229846 A1, 29.07.1987
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ АРИЛМЕТИЛИРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ 0
  • Н. К. Мощкнска А. М. Каратеев, Л. И. Ковалевска Н. С. Маловичко Днепропетровский Химико Технологический Институт Ф. Э. Дзержинского
SU388776A1
Способ производства электротехнической изотропной стали 1990
  • Настич Владимир Петрович
  • Казаджан Леонид Берунович
  • Миндлин Борис Игоревич
  • Логунов Виктор Васильевич
  • Шаршаков Иван Михайлович
  • Савченко Владимир Иванович
SU1786134A1
US 4066479, 03.01.1978
US 4204890, 27.05.1980.

RU 2 171 299 C1

Авторы

Цырлин М.Б.

Шатохин И.М.

Даты

2001-07-27Публикация

2001-01-04Подача