Патент на изобретение №2149194

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии, конкретно к производству электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электродвигателей. Сущность изобретения заключается в том, что производство изотропной электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, при этом температуру отжига после холодной прокатки определяют с учетом содержания кремния и фосфора – из соотношения: t = 500+172,7[Si,%]-276[P%]+10°С при изменении содержания кремния в пределах 2,7-3,2% и фосфора 0,03-0,08%. Легирование фосфором позволяет получить структурно-текстурное состояние, обеспечивающее высокий уровень магнитных свойств. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству холоднокатаной изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления вращающихся магнитопроводов электродвигателей, генераторов и т.д.

Такая сталь должна обладать повышенной магнитной индукцией в сильных полях при минимальной ее анизотропии и низкими удельными потерями.

Известен способ получения холоднокатаной изотропной стали (авт.свидетельство СССР N 785367, C 21 D 1/78, 1980 г.), включающий горячую прокатку, однократную холодную прокатку на конечную толщину и дополнительный отжиг перед обезуглероживающим отжигом при температуре T = 800 + 100 (Si, %+Al, %-10%C) 20^oC с выдержкой 20 – 60 с и охлаждением со скоростью 600-1300^o/мин. В этом способе отсутствует нормализационная обработка перед холодной прокаткой. Однако включение дополнительного отжига усложняет технологию производства и существенно повышает себестоимость готовой продукции. Кроме того, предлагаемый способ обработки стали с 2,7 до 3,2% Si не обеспечивает получение стабильных изотропных свойств по индукции.

Известен также способ получения холоднокатаной электротехнической стали, где за счет повышения температуры обезуглероживания совмещается обезуглероживающий и высокотемпературный отжиг: вначале полоса нагревается до 760 – 897^oC (низкотемпературная область), затем до 940 – 1177^oC (высокотемпературная область) при общей продолжительности 3,58 мин (патент США N 3021237, кл. 148-111, опубл. 1962 г.). Однако эксперименты показали, что на изготовляемых изотропных кремнистых сталях с добавками 0,1 0,5% Al указанный способ не обеспечивает необходимой степени обезуглероживания и требуемых магнитных свойств. В патенте SU 158878 3A1 МКЛ C 21 D 8/12 приведен способ производства изотропной стали, содержащей 3,0 3,7% Si, 0,6-0,8% Al, нормализационная обработка не применяется. Однако этот способ производства стали, связанный с предварительной холодной деформацией горячекатаной полосы без ее травления, не технологичен из-за повышенной склонности к трещинообразованию и не обеспечивает низкого уровня анизотропии удельных потерь и магнитной индукции.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения холоднокатаной изотропной электротехнической стали, легированной до 0,1% фосфором (авт. свидетельство СССР N 1786134, кл. C 21 D 8/12, 1993 г.), включающий нормализацию, травление, однократную прокатку на конечную толщину и совмещенный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг при температуре 1050^oC. Недостатком данного способа является то, что при назначении температуры рекристаллизационного отжига не учитывается влияние химического состава стали: содержание кремния и фосфора, что снижает уровень магнитных характеристик стали, стабильность результатов по магнитным свойствам и выход высших марок 2412-2413.

Техническим результатом изобретения является устранение нормализационной обработки из технологии для стали, содержащей 2,7 – 3,2% Si, 0,03 – 0,08%P. В результате повышается пластичность, что обеспечивает хорошую технологичность обработки на последующих переделах. Перед холодной прокаткой сохраняется полигонизованная структура горячекатаного металла и высокий уровень кубической текстуры, снижающаяся после нормализации. При последующих переделах данная структура наследуется, а легирование фосфором позволяет получить структурно-текстурное состояние, обеспечивающее сохранение уровня магнитных свойств, соответствующих высшим маркам стали 2412 – 2413. Устранение нормализационной обработки является энергосберегающим фактором, позволяющим снизить себестоимость продукции.

В таблице 1 приведены примеры влияния различных схем обработки (с нормализацией и без) на пластичность и магнитные свойства. Температура нормализации составляла 800 – 820^oC.

Обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг проводится при температурах, учитывающих содержание кремния и фосфора.

Исключение из технологии нормализационной обработки вызывает необходимость учитывать при назначении температуры обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига химический состав стали, в первую очередь, по кремнию и фосфору. Содержание фосфора и кремния влияет на величину зерна стали и на формирование кристаллографической текстуры, что в конечном итоге сказывается на уровне магнитных свойств. Поэтому при назначении температуры обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига, как показывают эксперименты, необходимо учитывать содержание этих элементов. Температура определяется из соотношения:
T = 500 + 172,7[Si,%] – 276 [P,%] 10^oC
В формуле указано содержание кремния и фосфора в весовых процентах.

Предлагаемый способ распространяется на холоднокатаные электротехнические стали, содержащие кремний в пределах 2,7 – 3,2%, фосфора – 0,03 – 0,08%.

В таблице 2 для исследованных сталей различного химического состава представлены нижние и верхние значения температуры обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига, полученные по соотношению:
T = 500 – 172,7 [Si,%] – 276 [P,%] 10^oC,
а также магнитные свойства для толщины 0,5 мм.

Пример. Сталь, содержащая 3,05% Si и 0,065% P выплавлялась в кислородном конвертере и разливалась на установке непрерывной разливки слябов на толщину 250 мм. После этого проводилась горячая прокатка на стане “2000” на толщину 2,0 мм. В дальнейшем металл подвергался травлению и холодной прокатке на стане “1400” на толщину 0,5 мм. Обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг осуществлялся в агрегате непрерывного действия при температуре 1000-1020^oC с учетом содержания кремния и фосфора. Затем проводилось нанесение электроизоляционного покрытия. При этом удельные потери составили P_1,5/50=2,99 Вт/кг, B₂₅₀₀ = 1,57 Тл, B = 0,08 Тл.

Формула изобретения

Способ производства изотропной электротехнической стали, включающий выплавку, горячую прокатку, травление, холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что температуру обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига после холодной прокатки определяют с учетом содержания кремния и фосфора из соотношения T = 500 + 172,7 [Si,%] – 276 [P, %] 10^oC при изменении содержания кремния в пределах 2,7 – 3,2% и фосфора 0,03 – 0,08%.

РИСУНКИ