Способ производства анизотропной электротехнической стали

 

Изобретение относится к способам термообработки холоднокатаной анизотропной электротехнической стали. Цель - повышение магнитных свойств анизотропной электротехнической, стали. Способ включает вьшлавку, разливку , горячую прокатку, двухстадийную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом между ними, а также высокотемпературный отжиг в колпачковых печах с азотно-водородной атмосферой с изменением состава и параметров атмосЛеры пе.чи совместно с изменением температуры металла, при этом скорость нагрева металла в температурных интервалах 400-600 С составляет 5-35 С/ч, 600-700°С и 900- - 5-50РС/Ч, 700-900 С - 20-50 с/ч, а концентрацию водорода в печной атмосфере поддерживают при температуре до не менее 5%, при 500-600°С не менее 15%, а при 600-1050°С концентрацию водорода определяют из соотношения СП 37,5 где . ГО,0796при600 С Т 70 С 1 bign 0,002273 при 700 0 1050 С) (Л - временная функция, и далее при -1050-1250 0 не менее 100%, а нижний предел в диапазоне 600-950°С не менее 15%, в интервале 950-1150°С концентрацию водорода определяют из соотношения CHi 1 1/40(Т-950)+ 15 и далее в пределах 1 150-1250 С не менее 70%, причем в интервале температур 600-1150 С скорость изменения концентрации водорода составляет более 15% ч при влажности атмосферы печи в интервалах температур 600-1050°С - 5-15 г/мз , 1050-1250 0-.5 г/мз . В результате такой обработки магнитные свойства анизотропной стали улучшаются при экономии водорода и сокращении общих теплопотерь. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл. а 00 со со liU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 П 8/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г0,0796 при 600 С 4Т 470 С 0,002273 при 700 СгГ и 050 С вЂ” временная функция, и pàëåå при .1050-1250 С не менее 100%, а нижний предел в диапазоне 600-950 С не менее

15%, в интервале 950-1150 С концентрацию водорода определяют из соотношения СН «(11/40(Т-950)+ 153 и далее в пределах 1150-1250 С не менее

70%, причем в интервале температур

600-1150 С скорость изменения концентрации sopopopa составляет более

15% ч при влажности атмосферы печи в интервалах температур 600 — 1050 С—

5-15 г/м, 1050-1250 С вЂ”.5 г/м . В результате такой обработки магнитные свойства анизотропной стали улучшаются при зкономии водорода и сокращении обних теплопотерь. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41 54298/23-02 (22) 01. 12. 86 (46) 30.03.89. Бюл. Ир 12 (71) Липецкий филиал Особого конструкторского бюро Научно-производственного объединения по автоматизации черной металлургии "Черметавтоматика" (72) В.В,Холопов, Е.А.Гродненский, А.Н.Леликов, В.П.Барятинский, А.Г.Духнов, Е.А.Вишняков, А.Т.Гриднев, В.Н.Калинин, и В.А.Сергеев (53) 621.785.79(088.8) (56) Технологическая инструкция

ТИ 106-ПХЛ-2-01-85. Травление, холодная прокатка, термическая обработка и покрытие анизотропной электротехнической стали Новолипецкого металлургического комбината им.Ю.В.Андропова, 1985, раздел 18.

Патент СИА Р 43 1153538, кл. 148/112, 1982.

Патент Ct. JA N 4225366, кл. !48/111, 1980.

Патент СНА Р 4212689, кл. 148/111, 1980.

Патент CMA к 3859033, кл. 148/112, 1976. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ . (57) - Изобретение относится к способам термообработки холоднокатаной анизотропной электротехнической стали.

Цель — повышение магнитных свойств анизотропной электротехнической. стали. Способ включает выплавку, разливку, горячую прокатку, двухстадий. 80 И68934 А1 ную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом между ними, а также высокотемпературный отжиг в колпачковых печах с азотно-водородной атмосферой с изменением состава и параметров атмосферы печи совместно с изменением температуры металла, при этом скорость нагрева металла в температурных интервалах 400-600 С составляет 5-35 C/÷, 600-700 С и 9001250 C — 5-50 С/ч, 700-900 С

20-50 С/ч, а концентрацию водорода в печной атмосфере поддерживают при температуре до 500 С не менее 5% при 500-600 С не менее 15%, а при

600-1050 С концентрацию водорода определяют из соотношения СН - 37,5

1468934

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам термообработки рулонов стального листа, например, высокотемпературного отжига холоднокатаной анизотропной

5 электротехнической стали в колпаковых печах в контролируемых атмосферах.

Цель изобретения — повышение магнитных свойств анизотропной электро- 10 технической стали путем расширения диапазона возможного целенаправленного воздействия на отжигаемый металл .

В способе производства анизотропной электротехнической стали, включающем ее выплавку, разливку, горячую прокатку, двухстадийную холодную прокатку с безуглероживающим отжигом между ними, а также высокотемпера- 2р турный отжиг в колпаковых печах с азотно-водородной атмосферой, в отличие от ступенчатой замены состава атмосферы при ее постоянной температуре предлагается совместно с измене- 25 нием температуры металла дополнительно изменять состав и параметры атмосферы печи, при этом выдерживать скорости нагрева металла в температурных интервалах 400-600 С в пределах 30

5-35 С/ч, 600-700 С и 900-1250 С не более 50 С/ч, 700-900 С в пределах

20-50 С/ч. Концентрацию водорода в печной атмосфере полдерживают при температурах до 500 С не менее 5Ы, 500-600 С не менее 152, а при изменении температуры в диапазоне 6001050 С концентрацию водородной компоненты С н изменяют внутри области, ограниченной сверху кривой линией, 4р описываемой уравнением (т 7ос)

Сн - 37,5(е +

-(Т-7001siqn р

+ е

° 0,0796 прн 600 С «с Т 4 700 С (1):

0,002273 при 700 С(Т 41050 С, и далее в пределах 1050-1250 С не менее 1003 водорода. Снизу область изменения концентрации С Н ограничи2 вается ломаной линией, которая в интервале температур 600-950 С горизонтальна и не опускается ниже 157. водоо рода, а в интервале 950-1150 С— не менее значений, ограниченных линией описываемой уравнением

Г11

Ä2 р 1 40 (Т вЂ” 950) + 15, (2) и далее в пределах 1150-1250 С горизонтельна и не допускается ниже 7ОЕ водорода.

Внутри допустимой области измене- . ния концентрации водородной компоненты в диапазоне температур 600-1150 С ограничивают скорость изменения концентрации значением 15Х, так как превышение этого значения влечет за собой резкое, не контролируемое увеличение влажности печной атмосферы, и как следствие этого, ухудшение однородности магнитных свойств металла и ухудшение состояния его поверхности. Кроме того, для получения требуемых магнитных свойств необходимо поддерживать на протяжении всего отжига оптимальный окислительно-восстановительный потенциал, равный:

К = ——

Рн (3) Н2О где Р— парциальное давление водоН2 родной компоненты;

РН,. — парциальное давление водяК20 ных паров, значение которого для внутреннего (межвиткового) объема рулона и его внешнего объема (печного пространства) может существенно отличаться.

Необходимый окислительный потенциал атмосферы поддерживают, уменьшая или увеличивая концентрацию водородной компоненты атмосферы печи. Для его оптимального поддержания пропорционально росту температуры снижают и затем повышают содержание водорода в печной атмосфере до определенного уровня в зоне, ограниченной кривой (1) и прямой линией (2), в зависимости от химсостава металла, что тоже сказывается на повышении магнитных свойств. Влажность печной атмосферы в интервалах температур 600-900 С не допускают более 15 г/м, 900-1050 С более 15 г/м и 1050-1250 С более

5 г/м . Избыточную влажность внешней атмосферы рулона устраняют, изменяя суммарный расход атмосферы при прежних соотношениях ее компонент.

На фиг. 1 приведены границы области допустимых значений совместного изменения температурного и газового режимов отжига; на фиг, 2—

1468934

Температура, С

Концентрация водорода, об.

600 100

650 56

20 700 50

750 50

800 52

850 59

900 62

950 70

1000 83

1050 100

Изменение концентрации водорода позволяет при заданной скорости нагрева металла поддерживать окислитель I ный потенциал в межвитковом пространстве рулонов в оптимальном для формирования качественного грунтового слоя и текстурообразования диа35 пазона, что обеспечивает получение высоких магнитных свойств металла и высокое качество электроизоляционного покрытия. графики режимов примеров выполнения способа.

Пример 1 ° В электропечах выполнены три плавки металла с хим5 составом, заданным в табл. 1.

Металл разливают Hà YHPC на слябы, которые подвергаются горячей прокатке на полосу толщиной 2,5 мм. Холоднокатаные полосы промежуточной толщины 10

0,70 им подвергают обезуглероживающему отжигу во влажной азотно-водородной атмосфере (5 И >) содержания углерода менее 0,004 . Холоднокатаные полосы конечной толщины 0,30 мм с нанесенным на поверхность слоем гидрата окиси магния подвергают .высокотемпературному отжигу в колпаковых печах с подцержанием одинакового температурно-скоростного режима от-. жига, но с различными режимами, приведенными в табл. 2.

Металл отжигается по следующему температурному режиму: нагрев со скоростью 20 С/ч в температурных интервалах 400-600 С, 700-900 С, 1050-1150 С и со скоростью 7 С/ч в температурных интервалах 600-700 С и

900-105 РС. Выдержка при 1150 C составляла 30 ч, охлаждение с печью до 200 С в течение 105 ч. Магнитные характеристики металла, измеренные на отожженных пробах Эпштейна и показатели качества электроизоляционного покрытия приведены в табл. 3.

Газовый режим отжига 1 характеризуется неизменным в течение всего отжига содержанием водорода, что отразилось на процессе текстурообразования и условиях формирования грунто- 40 ного магнийсиликатного слоя,, в ре.зультате чего магнитные характеристики металла и качество электроиэоляционного покрытия уступают аналогичным показателям иэ контрольного отжига по режиму 5. При отжиге по режиму 2 получено достаточно качественное электроизоляционное покрытие, но неудовлетворительные магнитные свойства металла по удельным потерям при сравнительно высокой магнитной индукции. При отжиге по режиму 3 скорость подъема высоты водорода в интервале температур 1050-.1150 C составили 21 2 /ч, при этом металл в значительной мере окислен, наблюдались разводы по обеим кромкам полосы, качество электроизоляционного покрытия неудовлетворительное.

При отжиге по режиму 4 из-за недостаточного рафинирования металла при окончательной высокотемпературной выдержке получены высокие значения удельных потерь. При отжиге по режиму 5 содержание водорода в температурном интервале 20-600 С поддерживают на уровне 100, а в температурном интервале 600-1050оС концентрацию водорода поддерживают по приведенной ниже зависимости, показанной на фиг. 2 и в соответствии с ограничениями формул (1) и (2).

Ф

Пример 2. Металл трех плавок различного химсостава (табл. 1), обработанный до конечной толщины

0,30 мм по схеме, приведенной в при" мере 1 подвергают высокотемпературному отжигу при 1150 С в течение о

30 ч по различным температурно-скоростным режимам, приведенным в табл. 4.

Газовый режим для всех отжигов идентичен: до 700 С используют атмосферу с содержанием 50,". водорода и 50 азота далее до 1150 С концентрацию водорода плавно увеличивают до 100 С и заданный состав атмосферы сохраняют до конца отжига.

Магнитные характеристики металла, измеренные на отожженных пробах

Эпштейна, приведены в табл. 5.

1468934 6 формула изобретения (т-7оо} в р (т-7oo)simp р

+ е

Температурно-скоростной режим отжига 1 характеризуется высокой скоростью нагрева в интервале первич; ной рекристаллизации, что обеспечивает получение крупнозернистой структуры готовой стали и высокий уровень магнитной индукции, но отрицательно сказывается на уровне удельных маг» нитных потерь.

При отжиге .по режиму 2 скорость нагрева сохраняется постоянной до достижения температуры выдержки

1150 С, что обеспечивает получение более мелкозернистой структуры готового металла и более низкие удельные потери, чем в примере 1, но из-за низкой скорости нагрева в интервале

700-900 С отдельные зерна имеют большую разориентировку по плоскости, что ухудшает магнитную индукцию.

При отжиге по режиму 3 скорости нагрева металла в интервале 400-600 С о, и 700-900 С превышают оптимальные, что нарушает условия формирования оптимального состояния матрицы первичной рекристаллизации и отрицательно сказывается на уровне магнитных свойств готового металла. При отжиге по режиму 4 в интервале вторичной рекристаллизации 900-1150 С вЂ” высокая скорость нагрева, что приволит к огрублению структуры. формирующихся вторичнорекристаллизованных зерен, ухудшению текстуры, магнитных свойств готовой стали.

1. Способ производства анизотропной электротехнической стали, включа5 ющий ее выплавку, разливку, горячую прокатку, двухстадийную холодную прокатку с обезуглероживающим отжигом между ними, а также высокотемпературный отжиг в колпаковых печах, продуваемых азотным и/или водородным газами, отличающийся тем, что, с целью повышения магнитных свойств стали при окончательном высокотемпературном отжиге, совместно с изменением температуры металла дополнительно изменяют состав и параметры атмосферы печи, при этом выдерживают скорости нагрева металла в температурных интервалах 400-600 С ,в пределах 5-35 С/ч, 600-700 С и

900-1250 С не более 50ОС/ч, 700900 С в пределах 20-50 С/ч, и под-" держивают концентрацию водорода в

25 печной атмосфере до 500 С не менее

5%, 500-600 С не менее 15%, при изменении температуры в диапазоне 6001050 С верхний предел изменения концентрации водородной компоненты

30 С ц не превосходит значений ограниченных кривой, описываемой соотно" шением

При отжиге по режиму Ь во всех температурных интервалах поддерживалась оптимальная скорость нагрева, 4О что обеспечивает получение низких удельных потерь при высоком уровне магнитной индукции.

Таким образом, использование пред- 4> ложенного способа позволяет существенно улучшить магнитные свойства анизотропной электротехнической стали. Кроме того, использование газовой атмосферы печи комбинированного состава позволяет получить экономию . водорода. Изменившаяся теплопроводность атмосферы печи приводит к сокращению общих теплопотерь в ходе отжига, что влечет за собой экономию электроэнергии. Годовой экономический эффект использования способа на Новолипецком металлургическом комбинате составит более 2 млн.руб.

0,0796 при 600 С Т 700 С

О, 002273 при 700 С Т 61050 С, и далее в пределах 1050-1250 С не менее 100, а нижний предел в диапазоне 600-950 С не менее 15, в о интервале 950-1150 С не менее значений, ограниченных линией, описываемой соотношением

С 11 Ъ вЂ” (Т вЂ” 950} + 15. 11 40 и далее в пределах 1150-1250 С не менее 70 ., причем в интервале температур 600-1150 С ограничивают скорость изменений концентрации водородной компоненты не более 15 /÷, при этом влажность атмосферы печи в интервалах температур 600-1050 С не допускается более 15 г/м, 10501250 С вЂ” более 5 г/м . (1468934

Таблица 1

Содержание элементов, вес.Х

Плавка

I Г

Si S Cu Al

3,03

3,10

2,98

0,003 0,48

0,003 0,45

0,004 0,52

0,011

0,011

0,013

0,035 0,20

0,037 0,22

0,042 О, 19

0,010

О, 010

0,011

А

Б

Таблица 2

Способ

I Г

100 100 100

100 50 50

15 15 15-100

100 100 50

Измеряемые характеристики

Магнитная индукция

В „,, ения покрытия Тл с наружной стороны образца, мм

20-600 С 600-900 С 900-1050 С 1050-1150 С 1150 С

Сравнительный

Известный 4

Предлагаемый

100

100

100

Изменение содержания водорода показано на фиг. 2

Таблица 3

Плав- Газовые ки удельные потери

Р1, rио э

Вт/кг

Минимальный

Влажность атмосферы в диапазоне, г/нм диаметр изгиба без отсло600-1050 С 1050 С

14

14 l3

1,71

1,71

1,7t

1,70

1,73

1,19

1,31

1,22

1,34

1,09

11

12

14

10

20

24

15 !

t3

1,20

1,30

1,24

1,33

1,08

1,72

1,71

1,71

1,70

1,73

1t

12

9

9,5

21

1,23

1,33

1,26

1,35

1,12

1,71

1,71

1,70

1,69

1,72

26

13

14

14

12

11

14

7

9

19

2. Способ noп. 1. отличаю шийся тем, что необходимый окислительный потенциал межвиткового пространства рулона поддерживают, уменьшая или увеличивая концентрацию водородной компоненты атмосферы печи.

3. Способ поп. l, отлич а юшийся тем, что избыточную влаж". ность внешней атмосферы рулона устраняют, изменяя суммарный расход атмосферы при прежних соотношениях ее компонент.

1468934

Таблица 4

Способ

100

15

20

100

20

>

Т ° йпмце 3 помере температурно-скоростник ранимое

Свойства металла

121 118 12>> 30 110 123 117 126 1 ° 32 109 1>23 122 128 1>36 ° 13

1,71 1,70 1,69 1>69 1,73 1,71 1,70 1 ° 69 1,69 1,73 1 ° 71 1 ° 70 1>69 1,69 1,72

Уделъпме потери

Р!> 7/30 Вт/хт

Наеиитпав индукцию

В,е,, Тл

«4т, С

4f Ъ

Температура

"ОО >еОО 7 Г

Температура

О 6ОО ООО йЮ 700 ЮО

44e.,t

Сравнительный

2

Известный

Предлагаемый

Скорости нагрева в температурных интервалах, С/ч

1 Г 1

400-600 С 600-700 С 700-900 С 900-1150 С * 1 L 1 1 t L Т*.Г-J 1

73>РФ78)3а/2В Цза с 37йр" оо/ерл/3 / "7оогйУ Р) т1с

6y

1468934

УОС р .ъ Ф 4Ъ å л

Д сЩодацоу нлЬх1шнайноу

Составитель В. Ципер

Редактор И.. Сегляник Техред М.Дндык КорректорМ. Пароши

Зака,э 1318/26

Тираж 530

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета до изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарин

И. И

Гага ина 101 с

ОЯИ ф

1 1

1 (I I

? о

«с о