способ производства анизотропной электротехнической стали

Формула изобретения

1. Способ производства анизотропной электротехнической стали, включающий выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, отличающийся тем, что перед холодной прокаткой на конечную толщину проводят деформацию участков стали, например, локальной осадкой на глубину, определяемую по формуле

h_ос h_исх-h _кон,

где h_ос - глубина осадки;

h_исх - исходная толщина ленты;

h_кон - конечная толщина ленты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию осуществляют стальными шариками диаметром не более 10 мм, расположенными на расстоянии не более 250 мм друг от друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения листовой анизотропной электротехнической стали (АЭС), в том числе кремнистой стали с ребровой текстурой (110) [001].

К анизотропной электротехнической стали предъявляются следующие основные требования: высокая магнитная проницаемость, минимальные магнитные потери при перемагничивании, высокая магнитная индукция. Эти требования выполняются только при наличии в стали острой ребровой текстуры, которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации, протекающей во время высокотемпературного отжига.

Известны различные способы получения анизотропной электротехнической стали [1-3].

В способе [1] добиваются повышения уровня магнитных свойств за счет оптимизации плавочного химического состава, при этом содержание углерода в стали корректируют в зависимости от содержания марганца в пределах 0,30-0,50 маc. %.

В способе [2] предлагается легировать сталь при выплавке алюминием до содержания 0,015-0,030%, а при отжиге стали конечной толщины до температур вторичной рекристаллизации производят ее насыщение азотом. При этом происходит формирование частиц фазы-ингибитора AlN. Данный способ стабилизирует процесс вторичной рекристаллизации.

Способ [3] включает операцию дрессировки полос стали после низкотемпературного отжига. В результате дрессировки отожженных полос происходит увеличение плотности ингибиторной фазы за счет более интенсивного выделения из твердого раствора медьсодержащей фазы и снижение плоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, что создает благоприятные предпосылки для протекания вторичной рекристаллизации и получения однородного грунтового слоя в процессе высокотемпературного отжига.

Указанные известные способы позволяют улучшить эксплуатационные свойства АЭС, однако, не создают в АЭС ребровую текстуру достаточной остроты и, таким образом, не обеспечивают максимально возможного повышения уровня магнитных свойств, в том числе - магнитной индукции.

В качестве прототипа выбран способ производства холоднокатаной АЭС [4], наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и включающий выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. Данный способ обеспечивает протекание вторичной рекристаллизации с образованием крупных зерен, однако, не повышает остроту ребровой текстуры (110)[001] и, следовательно, не приводит к улучшению магнитных свойств АЭС.

В основу изобретения положена задача создания способа обработки АЭС, обеспечивающего повышение магнитной индукции в слабых магнитных полях (в частности B₈₀₀) за счет создания в ней острой кристаллографической текстуры (110)[001].

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, включающем выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, перед холодной прокаткой стали на конечную толщину проводят деформацию участков стали, например, локальной осадкой, на глубину, определяемую по формуле h_oc h_исх-h_кон, где h_oc - глубина осадки, h_исх - исходная толщина ленты, h_кон - конечная толщина ленты. Причем локальную деформацию осуществляют, например, стальными шариками диаметром не более 10 мм, расположенными на расстоянии не более 250 мм друг от друга.

Суть изобретения заключается в следующем. Острота ребровой текстуры определяется ориентированным зарождением и ориентированным ростом зерен. Чем больше в структуре первичной рекристаллизации зерен с идеальной ориентировкой (110)[001], которые становятся зародышами вторичной рекристаллизации, тем острее ребровая текстура в стали. Чем больше в текстуре первичной рекристаллизации компоненты {111}<112>, которая наиболее благоприятна для роста зародышей с идеальной ориентировкой (110)[001], тем острее ребровая текстура в стали. Управление остротой ребровой текстуры представляет собой сложную технологическую задачу, так как на текстуру вторичной рекристаллизации оказывают влияние структурные и текстурные преобразования при всех технологических переделах сквозного цикла производства АЭС.

При производстве АЭС по предлагаемому способу локальные объемы металла деформируются по схеме: осадка+растяжение+прокатка, а остальной металл - только прокаткой. В локальных объемах, претерпевших сложную комбинированную деформацию, текстура изменяется, что оказывает влияние на формирование структуры и текстуры при первичной и вторичной рекристаллизации. Зерна вторичной рекристаллизации появляются в первую очередь в местах локальной осадки, расположенных в шахматном порядке, что четко видно на полоске стали после высокотемпературного градиентного нагрева, представленной на чертеже. Ориентировка зерен вторичной рекристаллизации, определенная по фигурам травления, близка к идеальной (110)[001]; разрастаясь, эти зерна и создают острую ребровую текстуру в стали.

Параметры, заявленные в формуле, а именно: глубина осадки, не превышающая разницу между исходной и конечной толщиной стали, а также величина диаметра и взаимное расположение деформирующих шариков, являются оптимальными, т.е. необходимыми и достаточными для получения технического результата, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Выплавка, разливка и горячая прокатка АЭС до толщины 2,5 мм были проведены на Магнитогорском металлургическом комбинате, последующие операции - на “ВИЗ-Сталь” (г. Екатеринбург). Горячекатаную ленту промышленной АЭС толщиной 2,5 мм в холодную прокатывают до толщины 0,7 мм и подвергают отжигу при 850 С 5 мин в атмосфере влажного водорода. Во время отжига протекают процессы обезуглероживания и первичной рекристаллизации. После чего вырезают полоски 0,7 40 150 мм, на которых производят локальную деформацию шариками 2,5 мм глубиной 0,3 мм на расстоянии 50 мм друг от друга (вариант 1) и 5 мм глубиной 0,2 мм на расстоянии 100 мм (вариант 2). Далее проводят холодную прокатку до конечной толщины 0,3 мм, вырезают образцы 0,3 30 280 мм и отжигают их при 1150 С (скорость нагрева 30 /час) в азотоводородной смеси. В процессе отжига происходило азотирование стали за счет добавленного в антисварочное покрытие нитрида кремния Si₃N₄. После завершающей обработки проводили измерение магнитных свойств. Результаты измерений приведены в таблице.

Приведенные результаты показывают, что обработка стали согласно предлагаемому способу обеспечивает существенное и стабильное повышение магнитной индукции B₈₀₀ (с 1,87 до 1,92 Тл) за счет повышения остроты текстуры (110)[001].

ЛИТЕРАТУРА

1. Цырлин М.Б. и др. Анизотропная электротехническая сталь и способ ее получения. RU 2181786 С1, 27.04.2002.

2. Франценюк И.В. и др. Способ производства электротехнической стали RU 2024622 С1, 15.12.1994.

3. Мамонов В.Н. и др. Способ производства анизотропной электротехнической стали. RU 2098493 С1, 10.12.1997.

4. Цырлин М.Б. и др. Способ производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали. RU 2180356 С1, 10.03.2002- прототип.