СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК C21D8/12 

Описание патента на изобретение RU2351663C1

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам производства изотропной электротехнической стали, в частности, содержащей кремния до 2%, алюминия 0,1-0,5%, углерода 0,015-0,065%.

Известен способ производства холоднокатаной изотропной электротехнической стали, включающий выплавку стали с содержанием 0,2-1,5% кремния, 0,1-0,5 алюминия, 0,02-0,05 углерода, 0,01-0,16 фосфора, 0,15-1,0 марганца, горячую прокатку и однократную холодную прокатку, двухступенчатый обезуглероживающий отжиг и завершающую термическую обработку (Патент РФ 2126843, МПК C21D 8/12, C21D 1/74, 27.02.1999).

Недостатком указанного способа является относительно низкий уровень магнитных свойств, обусловленный мелкозернистой структурой готовой стали.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства холоднокатаной полосы из изотропной электротехнической стали, содержащей кремний не более 2,0 мас.%, алюминий 0,1-0,5 мас.%, углерод 0,015-0,065 мас.%, включающий двухкратную холодную прокатку полосы с суммарной степенью деформации при второй холодной прокатке не более 4,8%, которую ведут растяжением, обезуглероживающий отжиг и завершающую термообработку (RU 2203331 С2, C21D 8/12, 27.04.2003 г.).

Недостатком известного способа является то, что вторая холодная деформация в указанном диапазоне удлинений приводит к уменьшению благоприятных ориентировок в готовой стали и, соответственно, к снижению уровня магнитных свойств.

Техническим результатом изобретения является повышение уровня магнитных свойств стали.

Технический результат достигается тем, что в способе производства холоднокатаной полосы из изотропной электротехнической стали, содержащей кремний не более 2,0 мас.%, алюминий 0,1-0,5 мас.%, углерод 0,015-0,065 мас.%, включающем двухкратную холодную прокатку полосы с суммарной степенью деформации при второй холодной прокатке не более 4,8%, которую ведут растяжением, обезуглероживающий отжиг и завершающую термообработку, вторую холодную прокатку осуществляют растяжением с усилием прокатки 20-60 тонн, обезуглероживающий отжиг проводят при температуре 790-850°С, а завершающую термообработку ведут с двухступенчатым нагревом, сначала на первой ступени до 810-870°С, а затем на второй - до 940-980°С, при этом нагрев с температуры на первой ступени до температуры на второй ступени ведут со скоростью нагрева 120-180°С/мин.

Скорость нагрева с температуры на первой ступени до температуры на второй ступени завершающей термообработки определяют по зависимости: V1-2=-150×[Al]+210, °С/мин, где:

V1-2 - скорость нагрева с 1 на 2 ступень, °С/мин;

-150 - эмпирический коэффициент, °С/мин/% мас.;

[Al] - содержание алюминия в стали; % мас.;

210 - эмпирический коэффициент, °С/мин.

Нагрев до температуры на второй ступени завершающей термообработки определяют по зависимости: T2 ступени=60×[Si]+860, °С, где:

Т2 ступени - температура на 2 ступени, °С;

60 - эмпирический коэффициент, °С/% мас.;

[Si] - содержание кремния в стали, % мас.;

860 - эмпирический коэффициент, °С.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, чтобы за счет второй деформации растяжением с усилием прокатки 20-60 т, регулированием скорости нагрева с 1 на 2 ступень при завершающей термообработке с учетом содержания в стали алюминия, выбора температуры 2 ступени при завершающей термообработке с учетом содержания в стали кремния формировать структуру готовой стали с большим количеством благоприятных ориентировок.

Сквозная технологическая схема производства включает выплавку стали в конвертере или электропечи, горячую прокатку, травление, холодную прокатку. Далее холоднокатаные полосы обрабатываются на непрерывных агрегатах.

Вторая холодная деформация растяжением с усилием прокатки 20-60 т позволяет создать поля напряжений в структуре стали. Скорость нагрева с 1 на 2 ступень при завершающей термообработке, определяемая в зависимости от содержания алюминия в стали по эмпирической формуле V1-2=-150×[Al]+210, °С/мин; выбор температуры 2 ступени завершающей термообработки в зависимости от содержания в стали алюминия по эмпирической формуле Т2 ступени=60×[Si]+860, °С обеспечат формирование оптимальной структуры и текстуры готовой стали и высокий уровень магнитных свойств.

Способ опробован в промышленных условиях на ОАО «Северсталь». Сталь выплавляли в 350-тонном конвертере. Слябы прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000. Далее осуществляли травление, холодную прокатку и термообработку, включающую обезуглероживание и рекристаллизацию в проходной печи.

Режимы реализации способа и свойства стали приведены в таблице.

Примеры реализации способа

Вариант 1. Холоднокатаные полосы с массовым содержанием углерода 0,015%, кремния 1,0%, алюминия 0,50% обезуглероживали, деформировали растяжением при усилии прокатки 20 т с удлинением 1,0%, завершающую термообработку проводили с температурой на 1 ступени 810°С, полосы нагревали с 1 на 2 ступень со скоростью 120°С/мин, которая устанавливается в зависимости от содержания алюминия в стали и составляет V1-2=-150×0,5+210=135°С/мин. Температуру на 2 ступени завершающей обработки устанавливали в зависимости от содержания кремния в стали: Т2 ступени=60×1,0+860=920°С. Это позволяет сформировать структуру с большим количеством благоприятных ориентировок и определяет высокий уровень магнитных свойств в стали (Р1,5/50=4,2 Вт/кг, В2500=1,64 Тл).

Вариант 2. Холоднокатаные полосы с массовым содержанием углерода 0,040%, кремния 1,5%, алюминия 0,40% обезуглероживали, деформировали растяжением при усилии прокатки 30 т с удлинением 1,5%, завершающую термообработку проводили с температурой на 1 ступени 840°С, полосы нагревали с 1 на 2 ступень со скоростью 150°С/мин, которая устанавливается в зависимости от содержания алюминия в стали и составляет V1-2=-150×0,4+210=150°С/мин. Температуру на 2 ступени завершающей обработки устанавливали в зависимости от содержания кремния в стали: T2 ступени=60×1,5+860=950°С. Это позволяет сформировать структуру с большим количеством благоприятных ориентировок и определяет высокий уровень магнитных свойств в стали (Р 1,5/50=4,1 Вт/кг, В2500=1,63 Тл).

Вариант 3. Холоднокатаные полосы с массовым содержанием углерода 0,065%, кремния 2,0%, алюминия 0,20% обезуглероживали, деформировали растяжением при усилии прокатки 60 т с удлинением 2%, завершающую термообработку проводили с температурой на 1 ступени 870°С, полосы нагревали с 1 на 2 ступень со скоростью 180°С/мин, которая устанавливается в зависимости от содержания алюминия в стали и составляет V1-2=-150×0,2+210=180°С/мин. Температуру на 2 ступени завершающей обработки устанавливали в зависимости от содержания кремния в стали: Т2 ступени=60×2,0+860=980°С. Это позволяет сформировать структуру с большим количеством благоприятных ориентировок и определяет высокий уровень магнитных свойств в стали (Р 1,5/50=3,8 Вт/кг, В2500=1,63 Тл).

В случае отклонения от рекомендуемых режимов (варианты №4-11) достигнуть указанной в формуле изобретения цели не удалось.

При снижении скорости подъема температуры с 1 на 2 ступень при завершающей термообработке до 115°С/мин, т.е. ниже нижнего предела (вариант №4), приводит к тому, что растворяется большее количество нитридов алюминия, поэтому уменьшается количество зерен благоприятных ориентировок и снижается уровень магнитных свойств (Р 1,5/50=4,4 Вт/кг, В2500=1,62 Тл).

Повышение скорости подъема температуры с 1 на 2 ступень до 185°С/мин, т.е. выше верхнего предела (вариант №5) приводит к появлению большого количества зародышей роста зерен, в результате уменьшается количество зерен благоприятных ориентировок и снижается уровень магнитных свойств (Р 1,5/50=4,3 Вт/кг; В2500=1,60 Тл).

Повышение усилия прокатки при 2 холодной деформации до 65 тонн, т.е. выше верхнего предела (вариант №6), приводит к активизации роста зерен октаэдрической и близкой к ней ориентировок при последующей рекристаллизации, в результате снижается уровень магнитных свойств (Р1,5/50=4,3 Вт/кг; В2500=1,61 Тл).

Снижение усилия прокатки при 2 холодной деформации до 15 тонн, т.е. ниже нижнего предела (табл.поз.7), приводит к формированию пониженного поля напряжений в поверхностном слое полосы, которые при последующей рекристаллизации не позволяют сформировать оптимальную структуру готовой сгали, в результате снижается уровень магнитных свойств (Р 1,5/50=4,4 Вт/кг; В2500=1,62 Тл).

Понижение температуры завершающей термообработки на 1 ступени до 790°С, т.е. ниже нижнего предела (вариант №8), приводит к замедлению роста зерен, что снижает уровень магнитных свойств (Р1,5=4,5 Вт/кг; В2500=1,61 Тл).

При повышении температуры завершающей термообработки на 1 ступени до 890°С, т.е. выше верхнего предела (вариант №9), формируется крупнозернистая структура, что приводит к понижению уровня магнитных свойств (Р 1,5/50=4,4 Вт/кг, В2500=1,62 Тл).

Определение скорости подъема температуры с 1 на 2 ступень не по приведенной эмпирической зависимости без учета содержания алюминия в стали приводит к тому, что при скорости подъема температуры с первой на вторую ступень V1-2=160°C/мин (вариант №10) развивается меньшее количество зерен благоприятных ориентировок при отжиге. Из-за этого снижается уровень магнитных свойств (Р 1,5/50=4,3 Вт/кг, В2500=1,62 Тл).

Применение температуры на 2 ступени завершающей термообработки, отличной от определенной по эмпирической зависимости, без учета содержания кремния в стали приводит к тому, что при повышении температуры завершающей обработки до 960°С на стали, содержащей 1,5% кремния (вариант №11), формируется крупнозернистая структура стали, что приводит к снижению уровня магнитных свойств (Р 1,5/50=4,3 В т/кг, В2500=1,62 Тл).

Таким образом, отклонения от предлагаемых режимов приводят к формированию неоптимальной структуры стали и вследствие этого к пониженному уровню магнитных свойств в готовой стали (варианты №4-11).

Сравнение магнитных свойств по предлагаемому (варианты №1-3) и известному (вариант №12) способам, показывает, что в предлагаемом способе удельные потери ниже на 0,1-0,7 Вт/кг, а магнитная индукция выше на 0,01-0,04 Тл.

Как видно из таблицы, только в случае соблюдения предлагаемых режимов (вариант №1-3) достигается технический результат изобретения, вследствие чего параметры предлагаемого способа следует считать существенными.

№ п/п Содержание элементов, % мас. Усилие прокатки, т Удлинение при 2 холодной деформации, % Температура 1 ступени, °С V1-2, °C Температура 2 ступени, °С Расчет V1-2 по формуле, °С Расчет Т2 ступени по формуле, °С Р 1,5/50,Вт/кг В2500, Тл С Si Al 1 0,015 1,0 0,50 20 1,0 810 135 920 + + 4,2 1,64 2 0,040 1.5 0,40 30 1,5 840 150 950 + + 4.1 1,63 3 0,065 2,0 0,20 60 2,0 870 180 980 + + 3,8 1,63 4 0,015 1,0 0,50 20 1,0 810 115 940 - + 4,4 1,62 5 0,065 2.0 0,20 60 2,0 870 185 980 - + 4,3 1,60 6 0,065 2,0 0,20 65 2,0 870 180 980 + + 4,3 1,61 7 0,015 1,0 0,50 15 1,0 810 120 920 + + 4,4 1,62 8 0,065 2,0 0,20 60 2,0 790 180 980 + + 4,5 1,61 9 0,015 1,0 0,50 20 1,0 890 120 920 + + 4,4 1,62 10 0.040 1,5 0,40 30 1,5 840 160 950 - + 4,3 1,62 11 0,040 1,5 0,40 30 1,5 840 158 950 + - 4,3 1,62

Похожие патенты RU2351663C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2001
  • Салтыков Г.П.
  • Ламухин А.М.
  • Абраменко В.И.
  • Аракелов В.А.
  • Артемьев С.В.
  • Кузнецов В.В.
  • Вашпанов В.С.
  • Драницын А.А.
  • Трайно А.И.
RU2203331C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКРЕМНИСТОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2010
  • Вольшонок Игорь Зиновьевич
  • Торшин Виктор Тимофеевич
  • Трайно Александр Иванович
  • Чеглов Александр Егорович
  • Кондратков Дмитрий Александрович
  • Русаков Андрей Дмитриевич
RU2442832C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВ МАГНИТОПРОВОДА 1993
  • Чекалов В.П.
  • Салтыков Г.П.
  • Зинченко С.Д.
  • Паршин В.А.
  • Барятинский В.П.
  • Даниленко Е.К.
  • Сидоров В.М.
  • Майков В.В.
  • Орехова Т.С.
RU2049127C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 1994
  • Франценюк И.В.
  • Франценюк Л.И.
  • Гофман Ю.И.
  • Рябов В.В.
  • Настич В.П.
  • Миндлин Б.И.
  • Шаршаков И.М.
  • Гвоздев А.Г.
  • Логунов В.В.
  • Заверюха А.А.
  • Хватова Н.Ф.
  • Карманов В.П.
RU2085598C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ВЫСОКОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИЕЙ 2002
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Лапшин А.А.
  • Цырлин М.Б.
  • Настич В.П.
  • Аглямова Г.А.
  • Чернов П.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Ларин Ю.И.
  • Цейтлин Г.А.
  • Поляков М.Ю.
  • Лобанов М.Л.
  • Шевелев В.В.
RU2216601C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ВЫСОКИМИ МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ 2009
  • Ларин Юрий Иванович
  • Поляков Михаил Юрьевич
  • Цейтлин Генрих Аврамович
RU2407809C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2010
  • Губанов Олег Михайлович
  • Чеглов Александр Егорович
  • Заверюха Анатолий Александрович
RU2476606C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ПОЛУОБРАБОТАННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 1999
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Настич В.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Чеглов А.Е.
  • Миндлин Б.И.
  • Парахин В.И.
  • Барыбин В.А.
RU2180925C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОНИЦАЕМОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ 2013
  • Барыбин Владимир Алексеевич
  • Бахтин Сергей Васильевич
  • Дегтев Сергей Сергеевич
  • Чеглов Александр Егорович
RU2540243C2
Способ производства высокопрочной электротехнической изотропной стали в виде холоднокатаной полосы 2021
  • Губанов Олег Михайлович
  • Черников Олег Владимирович
  • Барыбин Владимир Алексеевич
  • Барыбин Дмитрий Владимирович
  • Шевелев Валерий Валентинович
  • Сухов Александр Иванович
RU2764738C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии. Для повышения уровня магнитных свойств стали получают полосу из изотропной электротехнической стали, содержащей кремний не более 2 мас.%, алюминий 0,1-0,5 мас.%, углерод 0,015-0,065 мас.%, подвергают ее двухкратной холодной прокатке с суммарной степенью деформации при второй холодной прокатке не более 4,8%, обезуглероживающему отжигу и завершающей термообработке. Вторую холодную деформацию полосы осуществляют растяжением с усилием прокатки 20-60 тонн, обезуглероживающий отжиг ведут при 790-850°С, завершающую термообработку проводят с двухступенчатым нагревом, при этом на первой ступени нагревают до 810-870°С, на второй ступени - до 940-980°С, а нагрев с первой на вторую ступень осуществляют со скоростью 120-180°С/мин. Нагрев с первой на вторую ступень завершающей термообработки осуществляют со скоростью, определяемой в зависимости от содержания алюминия в стали: V1-2=-150×[Al]+210, °С/мин. Завершающую термообработку на второй ступени проводят при температуре Т2 ступени=60×[Si]+860, °С. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 351 663 C1

1. Способ производства холоднокатаной полосы из изотропной электротехнической стали, содержащей кремний не более 2,0 мас.%, алюминий 0,1-0,5 мас.%, углерод 0,015-0,065 мас.%, включающий двухкратную холодную прокатку полосы с суммарной степенью деформации при второй холодной прокатке не более 4,8%, которую ведут растяжением, обезуглероживающий отжиг и завершающую термообработку, отличающийся тем, что вторую холодную прокатку осуществляют растяжением с усилием прокатки 20-60 т, обезуглероживающий отжиг проводят при температуре 790-850°С, а завершающую термообработку ведут с двухступенчатым нагревом, сначала на первой ступени до 810-870°С, а на второй - до 940-980°С, при этом нагрев с температуры на первой ступени до температуры на второй ступени ведут со скоростью нагрева 120-180°С/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость нагрева с температуры на первой ступени до температуры на второй ступени завершающей термообработки определяют по зависимости:
V1-2 = -150·[Al]+210, °С/мин,
где V1-2 - скорость нагрева с 1 на 2 ступень, °С/мин;
-150 - эмпирический коэффициент, °С/мин мас.%;
[Al] - содержание алюминия в стали, мас.%;
210 - эмпирический коэффициент, °С/мин.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев до температуры на второй ступени завершающей термообработки определяют по зависимости:
T2 ступени= 60·[Si]+860, °С,
где Т2 ступени - температура на 2 ступени, °С;
60 - эмпирический коэффициент, °С/мас.%;
[Si] - содержание кремния в стали, мас.%;
860 - эмпирический коэффициент, °С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2351663C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 2001
  • Салтыков Г.П.
  • Ламухин А.М.
  • Абраменко В.И.
  • Аракелов В.А.
  • Артемьев С.В.
  • Кузнецов В.В.
  • Вашпанов В.С.
  • Драницын А.А.
  • Трайно А.И.
RU2203331C2
Способ производства холоднокатанойизОТРОпНОй элЕКТРОТЕХНичЕСКОй СТАли 1979
  • Франценюк Иван Васильевич
  • Гребеник Николай Петрович
  • Гурин Сергей Михайлович
  • Поляков Василий Васильевич
  • Шаповалов Анатолий Петрович
  • Гриднев Анатолий Тихонович
SU834161A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ 1998
  • Настич В.П.
  • Чеглов А.Е.
  • Миндлин Б.И.
  • Парахин В.И.
  • Барыбин В.А.
RU2126843C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОТРОПНОЙ И РЕЛЕЙНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ 1992
  • Цырлин М.Б.
  • Соколовский М.Я.
  • Николаев И.Н.
RU2039094C1
Зажим 1987
  • Шваб Виктор Иванович
SU1472238A2

RU 2 351 663 C1

Авторы

Степанов Александр Александрович

Артюшечкин Александр Викторович

Артемьев Сергей Викторович

Драницын Андрей Александрович

Долгов Андрей Васильевич

Кузнецов Виктор Валентинович

Салтыков Герман Павлович

Чекалов Виталий Петрович

Даты

2009-04-10Публикация

2007-09-20Подача