способ изготовления электротехнической стали

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, включающий выплавку, горячую прокатку с температурой конца чистовой прокатки 1100 - 900^oС и температурой смотки 700 - 620^oС, травление окалины, холодную прокатку, рекристаллизационный, обезуглероживающий и высокотемпературный отжиг, отличающийся тем, что охлаждение подката от температуры конца прокатки до температуры смотки ведут со средней скоростью 20 - 50^oС/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и может применяться при производстве электротехнической стали из железокремнистых сплавов.

Известный способ изготовления электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку с заданной температурой конца чистовой горячей прокатки (t_кп) в диапазоне 1100-900^оС, заданной температурой смотки горячекатанного подката (t_см) в диапазоне 700-620^оС, травление окалины, холодную прокатку в одну стадию или две стадии с промежуточным и заключительным рекристаллизационным и обезуглероживающих отжигами при 700-850^оС, высокотемпературный отжиг при 1100-1200^оС в защитной атмосфере.

При изготовлении стали известными способами травление окалины неравномерно по длине рулона, а скорость травления недостаточно высокая. Недотравы снижают магнитные свойства готовых изделий, а повышение времени травления помимо снижения производительности процесса приводит к вытравливанию непосредственно стали, что увеличивает расходный коэффициент на единицу продукции.

В качестве прототипа выбран способ изготовления электротехнической стали. Согласно прототипу изготовление электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку с t_кп 1100-900^оС и t_см700-620^оС с неконтролируемым режимом скорости охлаждения, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины в одну или в две стадии, рекристаллизационный, обезуглероживающий и высокотемпературный отжиги стали в защитной атмосфере.

Недостатки прототипа низкая скорость и неравномерность травления окалины, значительный расходный коэффициент на производство единицы продукция и недостаточно высокие магнитные свойства стали.

Установлено, что при охлаждении горячекатанного подката по прототипу в окалине формируется плохорастворяемый слой магнетита Fe₃O₄. Распределение магнетита по поверхности подката неравномерно, что помимо снижения скорости травления приводит к неравномерному травлению окалины. Частично нестравленный слой Fe₃O₄ с включениями карбидов железо (Fe₃C) ухудшает общий уровень магнитных свойств стали и обуславливает значительную неравномерность свойств по длине рулона. Заведомо высокое время травления, обеспечивающее стравливание окалины со своей поверхности стали по прототипу ведет к стравливанию непосредственно стали, что существенно повышает расходный коэффициент стали помимо увеличения расходного коэффициента вследствие отбраковки недотравов. Кроме того, стравливание поверхностного слоя стали отрицательно отражается на формировании структуры стали.

Целью изобретения улучшение магнитных свойств стали, повышение скорости травления и равномерности травления окалины, снижение расходного коэффициента на производство единицы продукции.

Цель достигают тем, что в способе изготовления электротехнической стали, включающем выплавку, горячую прокатку с t_кп в диапазоне 1100-900^оС и t_см в диапазоне 700-620^оС, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины полосы в одну стадию или две стадии с промежуточным и заключительным рекристаллизационным и обезуглероживающим, высокотемпературным отжигами в защитной атмосфере, охлаждение подката от t_кп до t_см ведут со средней скоростью 20-50^оС/с.

Установлено, что при охлаждении горячекатаного подката со скоростью охлаждения ниже 20^оС/с, формирующийся на поверхности подката в процессе горячей прокатки вюстит FeO распадается на Fe₃O₄ и Fe. Наряду с труднорастворимым магнетитом Fe₃O₄ выделяющийся Fe способствует образованию труднорастворимых включений карбидов железа Fe₃С. Неучитывание жесткой зависимости формирования окалины в процессе охлаждения от скорости охлаждения и формирует труднорастворимую окалину. Реализация охлаждения подката по прототипу с неконтролируемым изменением скорости охлаждения на отдельных участках полосы в заданном изобретением диапазоне и вне заданного диапазона скорости охлаждения приводит к получению недотравов, снижению равномерности травления и магнитных свойств по длине рулона.

При скорости охлаждения выше 20^оС/с в окалине подката сохраняется вюстит FeO, который растворяется в травильном растворе (H₃SO₄). При высокой скорости охлаждения повышается хрупкость и жесткость подката при дальнейшей обработке. Поэтому верхний диапазон скорости охлаждения ограничен 50^оС/с. Повышение жесткости подката затрудняет плотную смотку рулона, что приводит ко вторичному окислению с образованием Fe₃O₄.

П р и м е р. Железокремнистый сплав (Fe + 3% кремния) прошел горячую прокатку с t_кп в диапазоне 1100-900^оС и t_см в диапазоне 700-620^оС с охлаждением по предлагаемому способу путем изменения режима душирования подката. Травление окалины вели в растворе серной кислоты с содержанием, г/л: Н₂SO₄ 210; Fe⁺² 50, с температурой 80^оС. После травления подкат прошел холодную прокатку до конечной толщины 0,35 мм с промежуточным рекристаллизационым отжигом при 850^оС (промежуточная толщина полосы 0,65 мм), рекристаллизационный с обезуглероживанием отжиг при 850^оС и высокотемпературный отжиг при 1150^оС.

С целью сравнения ряд образцов прошел охлаждение по прототипу. Результаты техиспытаний некоторых образцов приведены в таблице.

Для сравнения образцы, полученные предлагаемым способом и по прототипу, подвергались травление в равных условиях в течение 3 мин. При наличии недотравов определялось время, необходимое для полного стравливания окалины.

Опробование предлагаемого способа показывает, что предлагаемый способ повышает скорость травления окалины на 20-25% и позволяет устранить недотравы, снижает расходный коэффициент на единицу продукции на 4-7% улучшает средние магнитные свойства на 3-5% Анализ результатов показал, что при высокой скорости охлаждения (образец 6) повышение жесткости подката не только увеличивает растрескивание полосы в процессе дальнейшей холодной прокатки, но и затрудняя плотную смотку подката, приводит к формированию труднорастворимой окалины в результате вторичного окисления. По этой же причине ограничено снижение температуры смотки t_см 620^оС.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления электротехнической стали отличается от известных тем, что: охлаждение подката от температуры конца чистовой горячей прокатки t_кп 1100-900^оС до температуры смотки t_см 700-620^оС ведут с заданной скоростью; скорость охлаждения поддерживают равной 20-50^оС/с.

Применение изобретения улучшает магнитные свойства стали, повышает скорость и равномерность травления окалины, снижает расходный коэффициент на производство единицы продукции.