способ производства изотропной электротехнической стали с повышенной магнитной индукцией

Формула изобретения

Способ производства изотропной электротехнической стали с повышенной магнитной индукцией, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию горячекатаной полосы, травление, холодную прокатку и термообработку холоднокатаной полосы, отличающийся тем, что выплавляют сталь с соотношением содержания фосфора к алюминию в соответствии с условием

при следующем содержании компонентов, мас.%:

фосфора 0,08-0,30; алюминия 0,03-0,30; углерода не более 0,04; кремния не более 2,65; марганца не более 1,5; серы не более 0,012; железо и неизбежные примеси остальное, а полученную после горячей прокатки полосу подвергают нормализации при температуре 850-1000°С,

где Р - содержание фосфора в стали, мас.%;

Al - содержание алюминия в стали, мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электротехнической аппаратуры.

Одним из основных требований качества такой стали является высокий уровень магнитной индукции и относительной пиковой магнитной проницаемости. Во многом, эти характеристики определяются химическим составом, технологией обработки стали. Одним из способов улучшения магнитных свойств кремнистой изотропной электротехнической стали является легирование ее фосфором и алюминием и проведение нормализации горячекатаной полосы.

Известен способ получения холоднокатаной изотропной электротехнической стали (а.с. СССР 1786134, С 21 Д 8/12, 1993 г.), содержащей 0,02-0,05% С; 0,1-0,4% Mn; 1,5-3,3% Si; 0,3-0,6% Al; 0,02-0,1% Р, включающий выплавку, горячую прокатку, нормализацию, травление, однократную прокатку на конечную толщину и обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг. При введении в эту сталь фосфора и алюминия нормализацию проводят при температуре 810-830°С.

Недостатком этого способа является относительно невысокая степень легирования стали по фосфору при высоком содержании алюминия и низкий уровень температур нормализационной обработки горячекатаной полосы, что обуславливает, с одной стороны, повышение содержания в металле мелкодисперсных оксидов, основную долю которых составляет Al₂O₃, с другой стороны, снижение полюсной плотности кубических ориентировок {200} и {310}. Магнитные свойства готовой изотропной электротехнической стали при этом ухудшаются.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ изготовления изотропной электротехнической стали, приведенный в патенте Германии, заявка №19918484 от 23.04.1999 г., в котором для улучшения магнитных свойств кремнистой изотропной электротехнической стали также используют фосфор и алюминий.

Способ включает горячую прокатку стального сляба, содержащего, мас.%: углерода 0,06; кремния 0,02-2,5; алюминия не более 0,40; марганца 0,05-1,0; фосфора 0,08-0,25 до толщины не более 3,5 мм, отжиг горячекатаной полосы при температуре 650-850°С, травление и холодную прокатку на толщину 0,2-1,0 мм с общей степенью деформации не более 85%, рекристаллизационный отжиг холоднокатаной стали при температуре 580-780°С и дрессировку металла с обжатием 15%.

Однако в этом способе не учитывается влияние химического состава, соотношение фосфора к алюминию в металле выбирают произвольно, что приводит к увеличению содержания в стали мелкодисперсного оксида Al₂O₃, горячекатаную полосу отжигают при невысоких температурах, а на заключительной стадии технологического процесса производят дрессировку. Это снижает уровень магнитной индукции и относительной пиковой магнитной проницаемости.

Технической задачей предлагаемого изобретения являются улучшение магнитных свойств, а именно увеличение уровня магнитной индукции и величины относительной пиковой магнитной проницаемости.

Необходимым условием повышения магнитной индукции и относительной пиковой магнитной проницаемости является высокая степень чистоты металла по содержанию оксида Al₂ O₃, формирование оптимального размера микрозерна и увеличение в металле полюсной плотности кубических ориентировок {200} и {310}.

В предлагаемом изобретении снижение в стали доли мелкодисперсного оксида Al₂O₃ достигается при выплавке металла с соотношением содержания фосфора к алюминию в соответствии с условием

при следующем содержании компонентов, мас.%:

фосфор 0,08-0,30; алюминий 0,03-0,30; углерод не более 0,04; кремний не более 2,65; марганец не более 1,5; сера не более 0,012; железо и неизбежные примеси остальное,

где Р - содержание фосфора в стали, мас.%;

Al - содержание алюминия в стали, мас.%.

Введение в сталь фосфора обеспечивает рафинирование металла, так как он, обладая большим сродством с кислородом (О₂ ), забирает его на себя и способствует очистке стали от этой вредной примеси, действие которой проявляется в образовании мелкодисперсного оксида Al₂O₃.

Проведенные исследования позволяют утверждать, что степень легирования стали по фосфору должна быть не менее степени легирования по алюминию. В этом случае достигается существенное снижение в стали доли оксида Al₂O₃. При уменьшении содержания в стали фосфора относительно содержания алюминия соотношение

количество растворенного кислорода в металле возрастает, что приводит к повышению доли оксида Al₂O₃ и ухудшению магнитных свойств.

Нормализационную обработку горячекатаной полосы из такой стали необходимо проводить при температуре 850-1000°С. При этом обеспечивается получение однородной структуры по сечению полосы и увеличение в металле полюсной плотности кубических ориентировок, которые наследуются при последующих технологических операциях.

Проведение нормализации горячекатаной полосы при температуре менее 850°С обуславливает неполную рекристаллизацию горячекатаного металла. В структуре горячекатаной полосы имеет место наличие полигонизованных зон, что предопределяет разнозеренность микроструктуры готовой стали. Относительная пиковая магнитная проницаемость готовой стали при этом понижается.

А проведение нормализации горячекатаной полосы при температуре более 1000°С в азотосодержащих атмосферах приводит к диффузии азота (N₂) в металл с образованием нитридов алюминия, что снижает полюсную плотность кубических ориентировок и уровень магнитной индукции готовой изотропной электротехнической стали.

Предлагаемый способ распространяется на изотропные электротехнические стали с содержанием кремния до 2,65%. Результаты исследований показали, что при выполнении условия обработка стали со степенью легирования металла по кремнию более 2,65% затруднена из-за повышения ее жесткости.

Анализ патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Применение изобретения позволяет улучшить магнитные свойства изотропной электротехнической стали, в том числе повысить магнитную индукцию В₂₅₀₀ на 0,02-0,03 тл и относительную пиковую магнитную проницаемость _1,5/50 на 300-500 единиц.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ производства изотропной электротехнической стали с повышенной магнитной индукцией осуществляют следующим образом.

Пример.

Выплавляли изотропную электротехническую сталь с соотношением содержания фосфора к алюминию, равным

при содержании фосфора 0,15%; алюминия 0,12%; углерода 0,03%; кремния 1,24%; марганца 0,35%; серы 0,005%; железо остальное.

Сталь разливали в слябы и производили горячую прокатку на толщину 2,2 мм.

Горячекатаную полосу подвергали нормализации при температуре 930°С, затем производили травление, холодную прокатку на толщину 0,5 мм и термообработку холоднокатаной полосы.

В таблице 1 приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

Таблица 1. Магнитные свойства изотропной электротехнической стали.
№ п/п	Содержание элементов, %			Соотношение	Температура нормализации горячекатаной полосы, °С	Магнитные свойства
	Р	А1	Si			В2500 , тл	l,5/50
1	0,30	0,05	0,09	6,00	850	1,70	2850
2	0,28	0,06	0,12	4,66	1000	1,69	2760
3	0,24	0,08	0,20	3,00	950	1,68	2705
4	0,20	0,20	0,50	1,00	880	1,67	2640
5	0,15	0,12	1,24	1,25	930	1,66	2300
6	0,14	0,10	2,07	1,40	990	1,64	2120
7	0,08	0,08	2,65	1,00	850	1,63	1950
8*	0,28	0,30	0,12	0,93	1010	1,66	2270
9*	0,20	0,27	0,50	0,74	880	1,65	2220
10*	0,08	0,09	2,64	0,89	840	1,61	1640
11**	0,08	0,08	2,80	1,00	-		-

* - обработка без учета режимных параметров производства стали;

** - хрупкий металл обработке не подвергался.