СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛОС ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ОРИЕНТИРОВАННЫМИ ЗЕРНАМИ Российский патент 2006 года по МПК C21D8/12 B22D11/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к отрасли производства полос электротехнической стали с ориентированными зернами, обладающих исключительными магнитными характеристиками, предназначенных для изготовления сердечников трансформаторов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу, в котором сплав типа Fe-Si непрерывно разливают с непосредственным формированием полосы и перед намоткой саму полосу постоянно деформируют путем прокатки для формирования в кристаллической решетке металла заданной аустенитной фракции, с контролируемым количеством и распределением, и с полученной таким образом микроструктурой полосу подвергают стабильной и равномерной рекристаллизации перед холодной прокаткой.

Уровень техники

Полосы электротехнической стали (Fe-Si) с ориентированными зернами обычно получают промышленном способом с толщиной полос в диапазоне от 0,18 до 0,50 мм, и эти полосы характеризуются различными магнитными свойствами в соответствии с конкретным классом продукта. Указанная классификация, по существу, основывается на значениях удельных потерь энергии в полосе при действии заданных электромагнитных рабочих условий (например, Р^50Hz при 1,7 Тесла, в Вт/кг), оценка которых проводится вдоль определенного начального направления (направления прокатки). Основная область применения указанных полос - изготовление сердечников трансформаторов. Хорошие магнитные свойства (строго анизотропные) получают путем управления получаемой кристаллической структуры полос дли обеспечения ориентирования всех или почти всех зерен так, что их направление наилучшего намагничивания (ось <001>) в наибольшей степени совмещается с направлением прокатки. На практике получаемые продукты обычно имеют средний диаметр зерен в диапазоне от 1 до 20 мм, ориентация которых сцентрована вокруг ориентации Госса (Goss) ({110} <001>). Чем меньше угловая дисперсия вокруг ориентации Госса, тем лучше магнитная проницаемость продукта и, следовательно, меньше магнитные потери. Получаемые продукты благодаря низким магнитным потерям (потерям в сердечнике) и высокой проницаемости имеют интересные преимущества в отношении конструкции, размеров и рабочих характеристик трансформаторов.

Впервые промышленное производство вышеуказанных материалов было описано американской фирмой ARMCO в начале тридцатых годов (американский патент №US 1.956.559). С того времени в технологию производства электротехнических полос с ориентированными зернами было привнесено множество важных улучшений, как в отношении обеспечения магнитной, так и физической характеристики продукта и затрат на реорганизацию и рационализацию производственных циклов. Во всех существующих технологиях используется одна и та же металлургическая стратегия, строго направленная на получение структуры Госса в конечных продуктах, то есть способ ориентированной вторичной рекристаллизации, управляемой равномерно распределенными вторыми фазами и/или разделяющими элементами. Неметаллические вторые фазы и разделяющие элементы играют фундаментальную роль в управлении (замедлении) движением границ зерен во время конечного отпуска, который активирует избирательный процесс вторичной рекристаллизации.

В оригинальной технологии ARMCO, в которой в качестве замедлителя движения границ зерен используется сульфид марганца MnS, и в разработанной позже технологии компании NSC, в которой в качестве ингибиторов, в основном, используют нитриды алюминия (AlN+MnS) (EP 8.385, ЕР 17.830, ЕР 202.339), очень важную роль играет этап соединения, который является общим для обоих способов производства, который представляет собой нагрев непрерывно разливаемых пластин (ранее называвшихся слитками), непосредственно перед горячей прокаткой, при очень высоких температурах (около 1400°С) в течение времени, достаточного для гарантирования полного растворения сульфидов и/или нитридов, выкристаллизовывающихся в виде крупных частиц во время охлаждения пластины после литья, повторной их кристаллизации в виде очень мелких и равномерно распределенных форм по всей кристаллической решетке металла горячекатанных полос. Такая мелкая повторная кристаллизация может начинаться и полностью проходить, и регулировка выкристаллизовывающихся частиц может осуществляться в ходе определенной обработки, проводимой, в любом случае, однако, до холодной прокатки. Нагрев пластины до указанных температур требует использовать специальные печи (проходные печи, печи с шагающим подом и жидкой пластиной, индукционные печи) из-за трудностей поддержания высоких температур сплавов Fe-3%Si и формирования жидких пластин.

Новые технологии разливки жидкой стали направлены на упрощение производственных процессов, на то, чтобы сделать их более компактными и гибкими и снизить затраты. Одна из указанных технологий представляет собой технологию разливки в "тонкую пластину", которая представляет собой непрерывную разливку пластин, обычно имеющих толщину обычных, уже загрубелых пластин, пригодных для непосредственной горячей прокатки, с использованием следующей последовательности технологических операций: непрерывная разливка пластин, обработка в туннельных печах с непрерывным режимом работы для повышения/поддержания температуры пластин и окончательная прокатка для получения намотанных полос. Проблемы, связанные с использованием указанной технологии для получения продукта с ориентированными зернами, в основном, состоят в трудностях поддержания и контроля высоких температур, необходимых для поддержания в растворе элементов, формирующих вторые фазы, которые должны мелко выкристаллизовываться в начале конечного этапа горячей прокатки, если требуется получить наилучшие микроструктурные и магнитные характеристики конечного продукта. Эти проблемы решались ранее с использованием различных способов, например, путем разливки пластин малой толщины при одновременном поддержании определенных интервалов концентрации микролегирующих элементов для стабильного управления осаждением вторых фаз (ингибиторов роста зерен) в ходе горячей прокатки, или существенного изменения стратегии формирования ингибиторов в структуре металла.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ изготовления полос из электротехнической стали с ориентированными зернами, известный из публикации международной заявки WO 0390160 А1.

Известный способ изготовления полос из электротехнической стали с ориентированными зернами включает разливку кремнистой стали на разливочной машине в полосу, отверждение полосы, намотку в рулон, холодную прокатку за один этап или за несколько этапов с промежуточным отжигом для получения конечной толщины в диапазоне от 1 до 0,15 мм, непрерывный отжиг для первичной рекристаллизации и затем отжиг для вторичной рекристаллизации.

Технология разливки, потенциально обещающая наивысший уровень рационализации процесса и наибольшую гибкость производства, состоит в непосредственном производстве полос из жидкой стали (разливка в полосу), который полностью устраняет этап горячей прокатки. Такое необычное новшество было давно предусмотрено и запатентовано, и, следовательно, уже в течение длительного времени были определены и запатентованы условия способа получения полос электротехнической стали и, в частности, полос электротехнической стали с ориентированными зернами.

Однако до настоящего времени в мире отсутствует промышленное производство электротехнической стали с ориентированными зернами с использованием вышеуказанной технологии, хотя уровень техники разливочных машин готов для промышленного применения, что можно видеть на примере существующих установок, которые предназначены только для производства углеродистых сталей и нержавеющих сталей.

Авторы настоящего изобретения полагают, что для промышленного производства полос электротехнической стали с ориентированными зернами при использовании непосредственного отверждения полосы (разливка в полосу), необходимо обеспечить микроструктуру полосы перед холодной прокаткой, существенно отличающуюся от микроструктуры, получаемой в ходе этапа разливки. Высокая скорость отверждения отливаемой полосы затрудняет получение однородной и воспроизводимой структуры зерен по всей полосе и в разных отливках, из-за высокой чувствительности структуры отверждения к флуктуациям условий отливки и к составу сплава. На микроструктуру промежуточных продуктов, начиная от разливки в полосу, в значительной степени влияет структура отверждения по сравнению со структурами, получаемыми при обычной разливке пластины, из-за отсутствия деформации в полосе во время обычно применяемой горячей прокатки.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является решение проблемы обеспечения качества полос электротехнической стали, получаемых способом разливки в полосу. Таким образом, настоящее изобретение направлено на способ производства полос электротехнической стали, в которых в ходе последовательного обжатия полосы по толщине между этапом разливки и этапом охлаждения создается существенный уровень рекристаллизации с использованием преобразования фазы, что таким образом нормализует кристаллическую структуру перед холодной прокаткой так, что возможные флуктуации условий процесса, по существу, не влияют на качество конечного продукта.

Другим аспектом настоящего изобретения является обеспечение возможности промышленного производства полос электротехнической стали с ориентированными зернами, обладающих исключительными магнитными характеристиками и постоянным качеством, причем этот способ является стабильным и более простым по сравнению с обычными способами, используемыми в настоящее время.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления полос из электротехнической стали с ориентированными зернами, включающем разливку кремнистой стали на разливочной машине, отверждение в форме полосы, намотку в рулон, холодную прокатку за один этап или за несколько этапов с промежуточным отжигом для получения конечной толщины в диапазоне от 1 до 0,15 мм, непрерывный отжиг для первичной рекристаллизации и затем отжиг для вторичной рекристаллизации, согласно изобретению, после отверждения полосы и перед ее намоткой индуцируют преобразование феррита в аустенит в кристаллической решетке металла для того, чтобы объемная фракция аустенита составляла от 25 до 60%, путем регулирования состава стали таким образом, что обеспечивается равновесное стабильное состояние двух фаз, и деформированием в потоке разливочной машины путем горячей прокатки полосы между двумя охлаждаемыми валками для получения деформации более 20% в диапазоне температур 1000-1300°С.

Рекомендуется после горячей прокатки полосу выдерживать при температуре от 1100 до 1200°С в течение, по меньшей мере, 5 секунд,

Толщина непосредственно отвердевающей полосы составляет от 1,5 до 4,0 мм, и после горячей прокатки полосу закаливают с получением объемной фракции мартенсита от 5 до 15%.

Целесообразно перед холодной прокаткой полосу отжигать при максимальной температуре 1200°С.

Не менее целесообразно перед холодной прокаткой полосу нагреть до температуры отжига и затем охладить с понижением температуры от (750-950°С) до 400°С менее чем за 12 секунд.

Предпочтительно, когда сталь содержит 2,5-5,0% мас. кремния, 0,02-0,10% мас. углерода, 0,05-0,5% мас. магния, 0,07-0,5% мас. меди, менее чем 2% мас. Cr+Ni+Мо, менее чем 0,003% мас. кислорода, менее чем 0,05% мас. S+Se, 0,005-0,04% мас. алюминия, менее чем 0,01% мас. азота.

Желательно в сплав добавить, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, содержащий Zr, Ti, Се, В, Та, Nb, V, Co.

Также желательно в сплав добавить, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn, Sb, P, Bi.

Другие цели настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже описания настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Первый важный аспект настоящего изобретения состоит в том, что расплавленный сплав, содержащий кремний, непосредственно отверждают в форме полосы, с использованием технологии литья, известной как разливка в полосу (литье между тонкими охлаждаемыми и вращающимися в противоположных направлениях валками), что по сравнению с применяемыми в настоящее время технологиями позволяет исключить разливку сплава в виде пластин или слитков с последующей тепловой обработкой указанных пластин в специальных высокотемпературных печах в течение длительного времени (для получения требуемой тепловой однородности) и формирования из указанных пластин полос с использованием горячей прокатки с общей степенью обжатия, в соответствии с технологиями разливки пластин в диапазоне от 96 до 99%.

Второй важный аспект настоящего изобретения состоит в том, что химический состав содержащего кремний сплава выбирают, в частности, для управления термодинамической стабильностью аустенитной фазы в кристаллической решетке (с гранецентрированной кубической решеткой) в равновесии с ферритной фазой (с объемно-центрированной кубической решеткой). Более точно, для получения исключительных конечных магнитных характеристик обычно регулируют химический состав сплава так, чтобы аустенитная фракция, составляющая от 25 до 60%, была стабильной в диапазоне температур от 1100 до 1200°С. Следовательно, для балансировки сильной тенденции кремния стабилизировать фазу феррита используется ряд элементов, усиливающих формирование аустенита. Среди этих элементов особо важную роль играет углерод благодаря присущей ему способности аустенизации, а также благодаря его особой мобильности в структуре, что позволяет легко удалять его с помощью процессов обезуглероживания, которые, в свою очередь, обычно осуществляют путем экстракции с поверхностей полосы с использованием отжиговых атмосфер с контролируемым окислительным потенциалом. Углерод обычно присутствует в составе стали в количестве, пригодном для управления требуемой фракцией аустенита, так, что становится возможным снова повысить стабильность феррита с помощью простых процессов обезуглероживания, устраняя, таким образом, во время конечного отжига рекристаллизации важное явление фазового перехода, которое могло бы быть вредным для получаемой структуры. Однако, как известно, в указанных материалах требуется уменьшать содержание углерода в конечных продуктах до уровней ниже 50 промилле для устранения отрицательного влияния на потери в сердечнике и формирования карбидов. Чем выше содержание углерода в сплаве, тем больше времени требуется для проведения обезуглероживания. Для обеспечения высокой производительности уровень углерода обычно поддерживают в пределах максимум 0,1% мас. Авторы настоящего изобретения провели оценку получаемых фракций аустенита для различных составов сплава, как экспериментально, так и с использованием эмпирических зависимостей, доступных в литературе.

Третий аспект настоящего изобретения относится к аспекту, связанному с тем, что преобразование феррита в аустенит в структуре металла разливаемой полосы индуцируется в интервале температур вокруг 1150°С, обычно 1000-1300°С путем быстрого деформирования, превышающего 20%, с помощью прокатки между охлаждаемыми валками в линии непрерывной разливки и перед охлаждением. Такое быстрое локальное деформирование передает в материал энергию, необходимую для нуклеации и формирования аустенитной фазы в структуре, причем эта фаза не могла бы быть получена по кинетическим причинам, поскольку термодинамически является очень стабильной. Фактически, для получения равновесных условий между этими двумя фазами при рассматриваемой температуре требуется значительный период времени, в то время как время обработки и охлаждения, в принципе, является очень коротким, и в частности, в случае непосредственной разливки в полосу (разливка в полосу).

Фазовое преобразование из феррита в аустенит может количественно регулироваться, в соответствии с настоящим изобретением, путем выбора химического состава при обеспечении постоянных параметров воспроизводства, что необходимо в промышленных процессах. Вследствие преобразования фазы, индуцируемой в температурном интервале, определенном в соответствии с настоящим изобретением, распределение зерен в получаемой полосе, как в отношении их размеров, так и структуры, является чрезвычайно равномерным и воспроизводимым по всему геометрическому профилю полосы. Таким образом, в частности, решается проблема недостаточной микроструктурной этерогенности, которая является типичной при производстве полос стали с ориентированными зернами, из-за того, что процесс выбора конечной текстуры является чувствительным даже к незначительным локальным различиям структуры и ориентации зерен и в еще большей степени чувствителен в случае продуктов, получаемых способом разливки в полосу. Фактически, в традиционных способах структура полосы перед холодной прокаткой представляет собой результат сильного горячего деформирования отливаемых пластин, что способствует фрагментации, рекристаллизации и гомогенизации структуры отверждения; и в противоположность этому, в полосах, получаемых путем непосредственного отверждения, структура непосредственно зависит от отвержденной структуры, и, благодаря высокой скорости отверждения и сильной динамической природе процесса, любое, даже незначительное, отклонение условий литья (например, толщины полосы, скорости разливки, передачи тепла на литьевые валки и т.д.) может вызывать локальные изменения, периодические или случайные, в структуре отверждения и, поэтому, в микроструктуре получаемых в результате полос по их геометрическому профилю.

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет исключить недостатки, связанные с непосредственной разливкой стальных полос, благодаря отсутствию высоких уровней горячего деформирования, улучшающих и гомогенизирующих микроструктуру. Указанные высокие уровни деформирования являются типичными в технологиях, основанных на обычной разливке, и в настоящем изобретении очень эффективно заменены контролируемым по количеству и распределению преобразованием фазы феррита в аустенит, которое может улучшать и гомогенизировать микроструктуру.

Указанные высокие скорости отверждения, свойственные разливке в полосу, также представляют собой важную металлургическую возможность наилучшего использования способа в соответствии с настоящим изобретением. Фактически, в традиционных технологиях, которые начинаются с разливки пластин или болванок, преобразование феррит/аустенит, если такое происходит вообще, локализовано в зонах химической сегрегации, в которых сконцентрированы элементы аустенизации, в частности, в массе полуобработанных продуктов. При этом в указанных зонах аустенитное преобразование может происходить благодаря локальной концентрации элементов аустенизации, даже если средний химический состав стали не допускает его. В противоположность этому при разливке в полосу, высокие скорости отверждения строго ограничивают явление сегрегации, что создает однородную структуру распределения элементов аустенизации. В указанных условиях при горячей прокатке в заданной области температур по всему геометрическому профилю полосы получают стабильную и воспроизводимую объемную фракцию аустенита, определяемую выбором состава стали.

Дополнительный аспект настоящего изобретения состоит в создании способа с использованием контролируемой объемной фракции аустенита, индуцированной в полосе, в соответствии с приведенным выше определением для получения управляемого распределения твердых фаз (карбидов, цементита, перлита, бейнита) и для управления формированием некоторого количества мартенсита (тетрагональная кристаллическая решетка) в структуре металла способом закалки полосы между этапом поточной горячей прокатки и этапом охлаждения. Наличие однородно распределенных твердых фаз (фаз закалки) позволяет посредством холодной прокатки управлять адекватной структурой деформирования, очевидно, благодаря различным моделям деформирования и более высоким уровням закалки, получаемым при холодной прокатке в присутствии твердых фаз, по сравнению со случаем, в котором структура закалки отсутствует. Это позволяет уменьшить толщину холоднокатанной полосы (с получением той же конечной толщины) и, следовательно, уменьшить толщину разливаемой полосы, что имеет важное преимущество для повышения производительности литья. Фактически, чем тоньше разливаемая полоса, тем выше производительность литья, и при этом полоса становится более длинной в прямой пропорции к степени уменьшения толщины, и с одновременным повышением скорости литья в квадратно пропорциональной зависимости от степени уменьшения толщины. Дополнительный элемент настоящего изобретения направлен на способ, в котором полоса после поточной деформации выдерживается при температуре около 1150°С, обычно в диапазоне 1100-1200°С, по меньшей мере, в течение 5 секунд, с использованием устройства непрерывного нагрева, размещенного между поточным прокатным станом и намоточным устройством. Это может быть получено, например, с использованием нагревательной камеры, в которой установлены горелки или системы электрического нагрева, или нагрева с использованием инфракрасных ламп, или устройства индукционного нагрева; при этом любая активная или пассивная система должна быть предназначена для обеспечения требуемой температуры полосы в заданном интервале, по меньшей мере, в течение 5 секунд. В этом случае используемый дополнительно этап закаливания будет осуществляться на выходе из указанной камеры.

Другой аспект настоящего изобретения направлен на способ, в котором производится отжиг полосы перед холодной прокаткой, при температуре, не превышающей 1200°С, предпочтительно, не превышающей 1170°С. Такой отжиг может быть предпочтительным для способа производства полосы электротехнической стали с ориентированными зернами по ряду причин, в частности, для обеспечения контроля над магнитными характеристиками получаемых конечных продуктов. Некоторые полезные явления, используемые в способе, представляют собой, например, выкристаллизовывание неметаллических вторых фаз, необходимых в настоящих продуктах для контроля над ориентированной вторичной рекристаллизацией, или возможность выполнять контролируемое поверхностное обезуглероживание полос перед холодной прокаткой, что может оказывать положительное влияние на структуру холоднокатанной полосы. Кроме того, такой отжиг может обеспечить возможность переноса формирования фаз закалки на этот этап процесса, вместо формирования их перед охлаждением полосы или после процесса разливки. В этом случае, в конечной зоне отжиговой печи должно быть установлено соответствующее устройство охлаждения, позволяющее обеспечить требуемую скорость охлаждения. Например, охлаждение полосы может быть, предпочтительно, обеспечено в соответствии с описанием настоящего изобретения, с использованием группы патрубков, которые содержат форсунки, предназначенные для разбрызгивания на поверхности полос смеси воды и пара под регулируемым давлением.

Обычно после поточной прокатки полосу закаливают для получения объемной фракции мартенсита, в диапазоне от 5 до 15%. Устройство закаливания работает, начиная с температуры в диапазоне от 750 до 950°С, до охлаждения полосы до температуры 400°С не менее чем за 12 с.

Последний элемент, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой способ, в котором требуется присутствие в химическом составе элементов, выбранных из двух отдельных классов: (i) элементы, используемые для управления требуемым равновесным состоянием между аустенитом и ферритом в кристаллической решетке металла, и (ii) элементы, используемые для управления распределением вторых фаз, таких как сульфиды, селениды, нитриды, карбонитриды и т.д., необходимых для контроля над ростом кристаллов и ориентацией кристаллов во время этапов первичной и вторичной рекристаллизации.

Как правило, составы разливаемой стали содержат 2,5-5% мас. Si; 0,02-0,10 % мас. С, 0,05-0,5% мас. Mn, 0,07-0,5% мас. Cu, менее чем 2% мас. Cr+Ni+Mo, менее чем 0,003 % мас. О, менее чем 0,05 % мас. S+Se, 0,005-0,04 промилле Al, менее чем 0,01 % мас. N. К этому составу может быть добавлен, по меньшей мере, элемент, выбранный из группы, содержащей Zr, Ti, Се, В, Та, Nb, V и Со, и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn, Sb, P, Bi.

Для управления равновесным состоянием между фазами аустенита и феррита можно использовать множество элементов, при этом не существует конкретных ограничений по их выбору и следует руководствоваться только их стоимостью и производительностью. Однако и, в частности, в цехах по обработке стали с использованием электрической печи при использовании в качестве сырья металлолома удобно осуществлять балансирование содержания кремния, а также хрома, никеля, молибдена, ниобия, меди, марганца и олова. Также существует множество элементов, применяемых для контроля над распределением частиц вторых фаз, для задержки роста зерен. Удобно выбирать указанные элементы среди элементов, которые позволяют формировать сульфиды, селениды, карбонитриды, нитриды для получения смеси вторых фаз, имеющих отличающийся состав, в котором одновременно существуют термостабильные соединения, то есть растворимые при различных температурах. Для удобства такого выбора тянущая сила движения границ зерен из-за частиц вторых фаз постепенно уменьшается при повышении температуры, из-за того, что во время тепловой обработки более растворимые частицы растворяются и/или растут раньше, чем менее растворимые частицы. Это позволяет обеспечить лучший контроль над ростом зерен по сравнению с использованием ингибиторов одного состава, характеризующихся более узким интервалом температур растворения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Следующие примеры предназначены исключительно для иллюстрации и не ограничивают объем настоящего изобретения.

Пример 1

Множество сортов стали, имеющих составы, представленные в Таблице 1, разливали в виде полосы толщиной 3,5 мм с использованием машины непрерывной разливки в полосу, содержащей два вращающихся в противоположных направлениях валка. Отливаемые полосы затем подвергали поточной горячей прокатке при температуре 1150°С до получения толщины 2,0 мм. Во время выполнения операции разливки полосы каждого состава стали, приблизительно в середине времени разливки, проводили обжатие по толщине отливаемой полосы до 2,0 мм и поточную прокатку останавливали. Полосы, прошедшие горячую прокатку, затем отжигали при температуре 1100°С и прокатывали на одноэтапном прокатном стане до толщины 0,30 мм.

Таблица 1СтальС (%)Si (%)Mn (%)S (%)Cr (%)Ni (%)Al (%)Cu (%)А0,053,10,20,0750,030,0100,0250,1В0,033,10,10,0680,0350,0120,0270,15С0,0353,20,40,0700,0320,0110,0230,3D0,043,10,30,0800,0290,0150,0280,25Е0,053,10,40,0500,040,0100,0280,2

Полосы, получаемые после холодной прокатки, затем обезуглероживали, покрывали отделительным слоем на основе MgO, проводили обработку камерным отжигом со скоростью нагрева 15°С/час до температуры 1200°С, выдерживали при этой температуре в течение 20 часов и затем наносили изолирующее и стягивающее покрытие. В полученных таким образом отлитых полосах вычисляли содержание аустенита (γ фазы) при 1150°С с использованием дилатометрических измерений; полученные данные представлены в Таблице 2.

Таблица 2Стальγ (1150) (%)А27В11С15D19Е25

Магнитные характеристики, измеренные в полученном продукте, для различных составов стали показаны в Таблице 3.

Таблица 3 Поточная горячая прокаткаБез поточной горячей прокаткиСтальВ800 (мТл)В800 (мТл)А19501700В17201650С17301630D19001680Е19451710

Пример 2

Ряд сортов стали, имеющих различный состав, представленный в Таблице 4, обрабатывали способом непосредственной разливки в полосу толщиной 2,1 мм, в машине для разлива полос, на которой были установлены два вращающихся в разные стороны валка.

Таблица 4СтальС (%)Si (%)Mn (%)S (%)Cr (%)Ni (%)Al (%)Cu (%)А0,0553,30,30,00800,0450,0200,0280,15В0,0303,10,20,00680,0350,0120,0270,2С0.0353,20,40,00700,0320,0130,0230,3D0,0403,00,30,00800,0290,0180,0280,25Е0,0403,10,40,00750,0250,0200,0290,25

Отливаемые полосы затем подвергали поточной горячей прокатке при температуре 1170°С с получением толщины 1,0 мм, закаливали с использованием воды и пара под высоким давлением с охлаждением до температуры 150°С и затем наматывали. После разлива приблизительно половины стали закаливание останавливали, и полосы наматывали при температуре 700°С.

В Таблице 5 показаны фракции мартенсита, измеренные в полосе металлографическим способом после намотки.

Таблица 5 Закаленная полосаНе закаленная полосаСтальМартенсит (%)Мартенсит (%)А190В30С50D130Е150

Полосы затем разделяли на меньшие рулоны, часть из которых обрабатывали холодной прокаткой до получения толщины 0,3 мм (отливка А проявила проблемы растрескивания при холодной прокатке и не была преобразована в конечный продукт), проводили обезуглероживание, покрывали отделительным слоем на основе MgO, затем обработали камерным отжигом со скоростью нагрева 20°С/час до температуры 1200°С и затем выдерживали при этой температуре в течение 20 час. В Таблице 6 показаны магнитные характеристики (индукция при 800 А/м), измеренные в конечном продукте.

Таблица 6 Закаленная полосаНе закаленная полосаСтальВ800 (мТл)В800 (мТл)А====1830В17901650С18901630D19201820Е19501830

Пример 3

Другие, меньшие рулоны по Примеру 2, не прошедшие закалку и намотанные при температуре 700°С, подвергали отжигу при температуре 1150°С в течение 60 секунд, закаливали с использованием воды и пара при высоком давлении с понижением температуры до 150°С, протравливали и наматывали при комнатной температуре. Полосы затем преобразовали в конечный продукт так же, как в предыдущем Примере. В Таблице 7 показаны характеристики фракции мартенсита, измеренные на намотанных в рулоны полосах, и соответствующая магнитная характеристика.

Таблица 7СтальМартенсит (%)В800 (мТл)А121950В21700С51740D81920Е91920

Пример 4

Пять различных сплавов с составом (в мас. %), показанным в Таблице 8, разливали непосредственно с получением полос толщиной 2,2-2,4 мм в разливочной машине с двумя вращающимися в разных направлениях валками.

Таблица 8 SiСMnCuSnCrMoNbNiPAlСеNSА3,20,070,400.250,10,030,10,030,02-0,0300,010,010,010В3,30,060,060,07 0,090,03-0,03-0,004-0,0070,025С3,00,030,950,400,060,300,020,020,200,020,015-0,0070,015D3,10,050,150,25-0,020,03-0,02-0,028-0,0080,007Е3,40,070,400,35-0,030,050,010,030,010,030-0,0080,006

Разливаемые сорта стали подвергали поточной горячей прокатке при 1150°С до получения толщины 1,2 мм. Из указанных намотанных полос готовили меньшие рулоны. Для каждых условий полосу затем отжигали с использованием двух этапов отжига с быстрым нагревом до 1170°С, охлаждением при 1100°С и закаливанием до комнатной температуры с использованием струй воды с паром (полосы A1, B1, C1, D1, E1). Вторую группу полос, аналогичную предыдущей, отжигали с использованием аналогичного теплового цикла, однако, без этапа закаливания (полосы А2, В2, С2, D2, Е2). Все полосы затем подвергали холодной прокатке за один этап с получением конечной толщины 0,29 мм. Полосы затем обрабатывали в непрерывной опытной линии с проведением первичной рекристаллизации, азотирования, вторичной рекристаллизации. Каждую полосу затем обрабатывали следующим образом:

- в первой зоне обработки (первичная рекристаллизация) использовали температуры 830, 850 и 870°С во влажной азотно-водородной атмосфере с отношением рН₂О/рН₂, равным 0,60, в течение 180 секунд (50 из которых использовали для нагрева до температуры обработки);

- во второй зоне обработки осуществляли азотирование при 890°С во влажной азотно-водородной атмосфере при отношении pH₂O/pH₂, равном 0,09, с добавлением 30% об. аммиака, в течение 50 секунд;

- в третьей зоне проводили обработку при температуре 1100°С во влажной азотно-водородной атмосфере с отношением рН₂О/рН₂ 0,01 в течение 50 секунд.

После покрытия отделительным слоем на основе MgO полосы обрабатывали в опытной линии, где затем обрабатывали камерным отжигом со скоростью нагрева приблизительно 60°С/час до 1200°С в 50% азотно-водородной атмосфере, выдерживали при этой температуре в течение 3 часов в атмосфере чистого водорода, охлаждали до 800°С в водороде и впоследствии до комнатной температуры в азоте.

Магнитные характеристики, измеренные для образцов каждой из указанных полос со средним значением индукции В 800 в мТл, представлены в Таблице 9.

Таблица 9Обезуглероживание Т (°С)A1B1C1D1E1A2B2C2D2E2830189018001920193019101690152017301640158085019301750194019101920173015401780154016308701940159018901900189017801530169015201540

Изобретение относится к производству полос их электротехнической стали с ориентированными зернами. Для повышения качества полос осуществляют разливку кремнистой стали на разливочной машине, отверждение в форме полосы толщиной 1,5-4 мм, намотку в рулон, холодную прокатку за один этап или за несколько этапов с промежуточным отжигом для получения конечной толщины 1-0,15 мм, полосу затем непрерывно отжигают для осуществления первичной рекристаллизации и отжигают для проведения ориентированной вторичной рекристаллизации, при этом после отверждения полосы и перед ее намоткой индуцируют преобразование феррита в аустенит в кристаллической решетке металла при объемной фракции от 25 до 60% путем управления составом стали таким образом, что допускается фракция аустенита с равновесным стабильным состоянием двух фаз и деформацией в потоке разливочной машины путем горячей прокатки полосы между двумя охлаждаемыми валками для получения деформации более 20% в диапазоне температур 1000-1300°С. Полоса имеет улучшенные магнитные характеристики. 7 з.п. ф-лы, 9 табл.

1. Способ изготовления полос из электротехнической стали с ориентированными зернами, включающий разливку кремнистой стали на разливочной машине, отверждение в форме полосы, намотку в рулон, холодную прокатку за один этап или за несколько этапов с промежуточным отжигом для получения конечной толщины от 1 до 0,15 мм, непрерывный отжиг для первичной рекристаллизации и затем отжиг для вторичной рекристаллизации, отличающийся тем, что после отверждения полосы и перед ее намоткой индуцируют преобразование феррита в аустенит в кристаллической решетке стали для того, чтобы объемная фракция аустенита составляла от 25 до 60% путем регулирования состава стали таким образом, что обеспечивается равновесное стабильное состояние двух фаз, и деформирования в потоке разливочной машины путем горячей прокатки полосы между двумя охлаждаемыми валками с деформацией более 20% в диапазоне температур 1000-1300°С.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после горячей прокатки полосу выдерживают при температуре от 1100 до 1200°С в течение, по меньшей мере, 5 с.3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что толщина непосредственно отвердевающей полосы составляет от 1,5 до 4 мм и после горячей прокатки полосу закаливают с получением объемной фракции мартенсита от 5 до 15%.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед холодной прокаткой полосу отжигают при максимальной температуре 1200°С.5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед холодной прокаткой полосу нагревают до температуры отжига и затем охлаждают с понижением температуры от (750-950)°С до 400°С менее чем за 12 с.6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что сталь содержит, мас.%: 2,5-5,0 кремния, 0,02-0,10 углерода, 0,05-0,5 марганца, 0,07-0,5 меди, менее чем 2,0 Cr+Ni+Mo, менее чем 0,003 кислорода, менее чем 0,05 S+Se, 0,005-0,04 - алюминия, менее чем 0,01 азота.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы Zr, Ti, Се, В, Та, Nb, V, Co.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы Sn, Sb, P, Bi.