Текстурированная кремнистая сталь и способ ее производства

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из текстурированной кремнистой стали, используемого в средствах передачи и преобразования энергии. Сляб из кремнистой стали, содержащей 2,5-4,0 мас.% Si и в качестве ингибиторных элементов 0,010-0,040 мас.% растворимого в кислоте алюминия Als, 0,004-0,012 мас.% N и 0,015 мас.% или менее S, остальное C, Mn, Fe и неизбежные примеси, нагревают до температуры 1100-1200°C с последующей горячей прокаткой с получением горячекатаного листа. Отжигают горячекатаный лист при температуре 900-1150°С и скорости охлаждения при отжиге 20°-100°С/с. Выполняют холодную прокатку горячекатаного листа со степенью обжатия 85% или выше с получением холоднокатаного листа конечной толщины. Отжигают холоднокатаный лист с получением текстурированного листа из текстурированной кремнистой стали, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, не превышает 3%, а отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл составляет 0,50 или выше. Отжиг холоднокатаного листа включает следующие последовательные операции: обезуглероживающий отжиг, нанесение покрытия из отжигового сепаратора, обработку азотированием, высокотемпературный отжиг, нанесение изолирующего покрытия и отжиг с горячей правкой растяжением. Обеспечивается получение листов текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 31 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к текстурированной кремнистой стали и способу ее производства и, в частности, относится к текстурированноу кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами и способу ее производства.

Уровень техники

Текстурированную кремнистую сталь широко применяют в средствах передачи и преобразования электроэнергии, таких как большие трансформаторы, и она становится одним из необходимых исходных материалов для развития энергетической промышленности. В настоящее время существует потребность в текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами. Главными техническими показателями магнитных свойств текстурированной кремнистой стали являются магнитная индукция и потери в железе; потери в железе непосредственно связаны с потерями в железном сердечнике, в случае использования стали в средствах передачи и преобразования электроэнергии, таких как трансформатор. Есть мнение, что история разработки кремнистой стали фактически представляет собой историю непрерывного сокращения потерь в железе. Магнитная индукция, а именно, величина магнитной индукции, которую также называют плотностью магнитного потока, отражает намагниченность ферромагнитного материала в магнитном поле, а изменение величины магнитной индукции на единицу напряженности магнитного поля представляет собой магнитную проницаемость. При условиях эксплуатации потребителем, свойства изделий из кремнистой стали тесно связаны с напряженностью внешнего магнитного поля, так что магнитная проницаемость, особенно магнитная проницаемость вблизи рабочей точки трансформатора и других изделий, является более подходящей величиной для выражения магнитных свойств под воздействием определенной напряженности магнитного поля. Согласно исследованию, среди документов, относящихся к текстурированной кремнистой стали, имеется очень мало работ, непосредственно относящихся к изучению магнитных свойств, таких как магнитная проницаемость, а исследований, связанных с влиянием структуры материала текстурированной кремнистой стали на ключевые свойства, такие как магнитная проницаемость, и того меньше.

В JP 60-59045 A и CN 91103357, соответственно, описано, что при использовании такого способа дисперсионного твердения, как холодная прокатка, количество мелких кристаллических зерен с диаметром D эквивалентной окружности не более 2 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали можно увеличить, и тем самым можно уменьшить потери в железе в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали. Но в указанных патентах соответствующее увеличение количества мелких кристаллических зерен способствует уменьшению потерь в железе только при условии, что вторичная рекристаллизация конечной продукции из текстурированной кремнистой стали выполнена безупречно. В контексте данного документа, под мелкими кристаллическими зернами следует понимать зерна малых размеров с относительно небольшими углами отклонения от направления текстуры Госса, а именно, направления (110)[001], иначе трудно достичь эффекта улучшения магнитных свойств. Таким образом, увеличение только количества мелких кристаллических зерен в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не гарантирует улучшения магнитных свойств текстурированной кремнистой стали, поскольку зерна малых размеров с высокой вероятностью могут быть ориентированы с большими углами отклонения от направления текстуры Госса, эта вероятность намного выше, чем у зерен больших размеров, и появление большого количества мелких кристаллических зерен с большими углами отклонения от текстуры Госса приведет к серьезному ухудшению магнитных свойств конечной продукции из текстурированной кремнистой стали. Напротив, средний угол отклонения ориентации крупных кристаллических зерен с диаметром D эквивалентной окружности не менее 5 мм от текстуры Госса обычно находится в пределах 7°. Таким образом, в общем случае, посредством увеличения количества или доли площади крупных кристаллических зерен в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали или регулирования количества или доли площади мелких кристаллических зерен в пределах определенного диапазона, можно более уверенно гарантировать, что текстурированная кремнистая сталь имеет хорошие магнитные свойства, и обеспечить стабильность магнитных свойств.

В US 7887645 B1 отмечено, что посредством регулирования доли аустенитной фазы в горячекатаной листовой текстурированной кремнистой стали увеличивают скорость охлаждения при нормализации, и при этом можно улучшить магнитную проницаемость. Но в данном патенте понятие «магнитная проницаемость» относится исключительно к магнитной индукции при напряженности магнитного поля 796 А/м, и это не та магнитная проницаемость, которую определяют в общефизическом смысле. Кроме того, в данном патенте в сляб добавляют большое количество Cr, что является неблагоприятным для окружающей среды и также неблагоприятно для стабильного получения текстурированной кремнистой стали с высокими магнитными свойствами. Дополнительно в патенте рекомендовано нагревать сляб при высокой температуре примерно 1400°C, и для этого необходимо обеспечивать специальную нагревательную печь, и потребление энергии является относительно высоким; и кроме того, на поверхности стального сляба появляется жидкий шлак, нагревательное оборудование требует регулярной чистки, выход годного металла уменьшается, норма выпуска конечной продукции снижается, затраты на техническое обслуживание оборудования являются высокими, и по всем этим причинам патент не подходит для внедрения в массовое производство.

В US 5718775 A отмечено, что магнитную проницаемость конечной продукции из текстурированной кремнистой стали при магнитной индукции 1,0 Тл необходимо поддерживать на уровне не ниже 0,03 Гн/м. Однако, согласно анализу реальной петли гистерезиса при техническом намагничивании, под действием относительно слабого магнитного поля, когда магнитная индукция является относительно низкой, происходит перемещение границ магнитных доменов, и с увеличением напряженности магнитного поля магнитная индукция возрастает, и когда величина магнитной индукции составляет 1,5-1,9 Тл, магнитные домены, которые выросли благодаря перемещению границ доменов, и магнитные домены, которые избежали поглощения, начинают необратимо поворачиваться так, что постепенно векторы намагниченности становятся параллельными направлению магнитного поля. Процесс продолжается до тех пор, пока векторы намагниченности всех магнитных доменов не повернутся параллельно направлению магнитного поля, и в этот момент достигается величина Bs насыщения магнитной индукции материала. Рабочие точки, используемые в таких изделиях, как трансформаторы, обычно проектируют так, что они находятся в диапазоне магнитной индукции 1,5-1,7 Тл, так что требования к поддержанию магнитной проницаемости текстурированной кремнистой стали при магнитной индукции 1,0 Тл согласно патента США US 5718775 A не имеют практического значения.

Несмотря на то, что в предшествующем уровне техники выполнены некоторые разработки по вопросам улучшения магнитной проницаемости и потерь в железе для текстурированной кремнистой стали, еще есть много возможностей в области улучшения магнитных свойств текстурированной кремнистой стали при рабочей плотности магнитного потока 1,5-1,7 Тл. Существует потребность в разработке текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами при рабочей плотности магнитного потока 1,5-1,7 Тл, чтобы удовлетворить требованиям для электронного оборудования, такого как трансформатор. Кроме того, в обычном способе производства текстурированной кремнистой стали все еще имеется относительно много возможностей для усовершенствования, и поэтому исследование и разработка способа производства, позволяющего получить текстурированную кремнистую сталь с превосходными магнитными свойствами, также имеет важное значение и широкие возможности применения.

Описание изобретения

В настоящем изобретении предложена текстурированная кремнистая сталь с превосходными магнитными свойствами и способ ее производства. Было обнаружено, что при доле площади мелких кристаллических зерен размером менее 5 мм (далее обозначенных как D<5 мм) в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, составляющей не более 3%, предпочтительно не более 2%, и отношении μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в конечном продукте текстурированной кремнистой стали, составляющем 0,50 или выше, предпочтительно 0,55 или выше, можно получить конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами. Кроме того, было обнаружено, что при использовании сляба текстурированной кремнистой стали с подходящими компонентами и оптимизации стадии холодной прокатки, чтобы поддерживать долю площади мелких кристаллических зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не более 3% и обеспечивать отношение магнитной проницаемости μ17/μ15 0,5 или выше, можно достичь стабильного получения текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами.

Изобретение относится к текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами, в которой доля площади мелких кристаллических зерен с D<5 мм в текстурированной кремнистой стали составляет не более 3%, предпочтительно не более 2%, а отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали составляет 0,50 или более, предпочтительно 0,55 или более.

Наличие большого количества мелких кристаллических зерен с отклонением от текстуры Госса в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали может серьезно ухудшить магнитные свойства конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, но средний угол отклонения между ориентацией крупных кристаллических зерен размером (диаметром эквивалентной окружности) D≥5 мм и текстурой Госса в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали в основном находится в пределах 7°, и, следовательно, путем регулирования доли площади мелких кристаллических зерен с D<5 мм в пределах определенного диапазона, т.е. путем увеличения доли площади крупных зерен в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, можно более уверенно гарантировать, что текстурированная кремнистая сталь будет иметь хорошие магнитные свойства, и эти магнитные свойства будут стабильны. Было обнаружено, что путем регулирования отношения площади мелких кристаллических зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали к общей площади в пределах 3% можно обеспечить превосходные магнитные свойства конечной продукции из текстурированной кремнистой стали и значительно улучшить качество проката в целом. Кроме того, было обнаружено, что при отношении μ17/μ15 магнитной проницаемости μ17 при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости μ15 при магнитной индукции 1,5 Тл в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, составляющем 0,50 или выше, можно вполне гарантировать стабильное получение конечной продукции из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами: высокой магнитной индукцией и низкими потерями в железе.

Изобретение также относится к способу производства текстурированной кремнистой стали, включающему следующие последовательные стадии:

- нагрев сляба текстурированной кремнистой стали до 1100-1200°C и последующее проведение горячей прокатки с получением горячекатаной листовой стали;

- проведение холодной прокатки горячекатаной листовой стали со степенью обжатия 85% или выше с получением холоднокатаной листовой стали, имеющей толщину конечной продукции из текстурированной кремнистой стали;

- проведение обработки отжигом холоднокатаной листовой стали с получением конечной продукции из текстурированной кремнистой стали;

где сляб текстурированной кремнистой стали включает следующие компоненты, в масс. %: 2,5-4,0% Si, 0,010-0,040% растворимого в кислоте алюминия Als, 0,004-0,012% N и 0,015% или менее S, и

доля площади мелких кристаллических зерен размером менее 5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали составляет не более 3%, и отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали составляет 0,50 или более.

Согласно изобретению, при регулировании содержания Si и содержания ингибиторных элементов, таких как Als, N и S, в составе сляба текстурированной кремнистой стали можно гарантировать, что во время производства в стальном листе содержится достаточно нитридных ингибиторов для осуществления качественной вторичной рекристаллизации и повышения степени ориентации зерен вторичной рекристаллизации в направлении текстуры Госса, а именно, в направлении (110)[001]. Кроме того, в случае использования сляба текстурированной кремнистой стали по изобретению, в качестве главного ингибитора используют AIN, и образование ингибиторов, имеющих высокую температуру твердого раствора, таких как сульфиды, подавляется. Температура твердого раствора AIN составляет примерно 1280°C, и она незначительно изменяется при колебаниях концентрации Al или N в слябе, но температура твердого раствора существенно ниже, чем температура твердого раствора в системе с использованием MnS или MnSe в качестве главного ингибитора (см. US 5711825); и кроме того, в изобретении предусматривают способ получения частичного твердого раствора ингибиторов, чтобы эффективно снизить температуру нагрева сляба до 1200°C или ниже. Так называемый частично твердый раствор ингибиторов рассматривают относительно полного твердого раствора ингибиторов. Способ получения полного твердого раствора ингибиторов заключается в следующем: существующие внутри стали микрочастицы выпавшей фазы, называемые ингибиторами, достигают состояния полного твердого раствора, когда сляб нагревают перед горячей прокаткой, а затем они выпадают в процессе отжига во время и после горячей прокатки, и состояние выпавшей фазы дополнительно регулируют. Проблема, связанная с этим способом, заключается в том, что для получения полного твердого раствора выпавших фаз требуется нагрев при высокой температуре, составляющей 1350°C или выше; эта температура примерно на 200°C выше, чем температура нагрева для сляба сталей обычных марок, и требуется специальная нагревательная печь, и кроме того, возникает еще проблема образования пленки из расплавленного оксида железа, или жидкого шлака. Однако, при использовании способа образования частичного твердого раствора ингибиторов, температура нагрева сляба ниже, чем температура, требуемая для образования полного твердого раствора ингибиторов; когда сляб нагревают, ингибиторы в стали достигают состояния только частичного твердого раствора, и хотя эффективность ингибиторов, полученных после горячей прокатки, понижена, посредством обработки азотированием можно ввести нитридные ингибиторы на последующей стадии процесса, чтобы выполнить требования по вторичной рекристаллизации. Так, при использовании способа по изобретению, отсутствует потребность в специальной нагревательной печи для кремнистой стали, и можно использовать обычную нагревательную печь для углеродистой стали, чтобы получить продукцию поперечно-винтовой горячей прокатки, вместе с другими марками стали, такими как углеродистая сталь и т.п., и к тому же, по сравнению с производством кремнистой стали общего назначения, оборудование для производства и контроля, такое как аппараты и приборы, не изменяется, и поэтому управление производством и выполнение операций просты и удобны, производственный персонал не требуется дополнительно обучать, и это сокращает стоимость производства.

Содержание и основные эффекты Si и различных ингибиторов в слябе текстурированной кремнистой стали описаны далее.

Si: 2,5-4,0%. Потери на вихревые токи текстурированной кремнистой стали снижаются с увеличением содержания Si; если содержание Si ниже 2,5%, нельзя достичь эффекта снижения потерь на вихревые токи, а если содержание Si выше 4,0%, нельзя обеспечить серийное производство холодного проката из-за увеличения хрупкости.

Растворимый в кислоте алюминий Als: 0,010-0,040%. Поскольку это главный ингибиторный компонент текстурированной кремнистой стали с высокой магнитной индукцией, если содержание растворимого в кислоте Als ниже 0,010%, невозможно получить в достаточном количестве AIN, эффективность ингибирования недостаточна, и вторичная рекристаллизация не происходит; если же содержание Als выше 0,040%, размеры ингибитора укрупняются, и ингибирующий эффект уменьшается.

N: 0,004-0,012%. Воздействие подобно воздействию растворимого в кислоте алюминия; N также используют в качестве главного ингибирующего компонента текстурированной кремнистой стали с высокой магнитной индукцией, и если содержание N ниже 0,004%, нельзя получить в достаточном количестве AIN и эффективность ингибирования недостаточна; а если содержание N выше 0,012%, увеличиваются дефекты в нижнем слое.

S: 0,015% или ниже. Если содержание S выше 0,015%, обычно возникает ликвация и выпадение вторичной фазы, что ведет к увеличению дефектов вторичной рекристаллизации.

Кроме того, в изобретении используют способ холодной прокатки с высокой степенью обжатия (степень обжатия при холодной прокатке составляет 85% или более), что способствует повышению плотности дислокаций холоднокатаной листовой стали, формированию большего количества центров кристаллизации Госса во время первичной рекристаллизации, что обеспечивает более благоприятную текстуру, и способствует выполнению полной вторичной рекристаллизации и повышению степени ориентации зерен при вторичной рекристаллизации и, наконец, существенно улучшает магнитные свойства продукции из текстурированной кремнистой стали. Здесь под степенью обжатия при холодной прокатке следует понимать отношение степени деформации при холодной прокатке листовой стали к толщине до обжатия.

Согласно способу производства текстурированной кремнистой стали по изобретению, холодную прокатку можно выполнять непосредственно после горячей прокатки без обработки отжигом горячекатаных листов, благодаря чему стоимость производства текстурированной кремнистой стали может быть дополнительно снижена, и этот фактор имеет большие потенциальные преимущества.

С целью дополнительного улучшения магнитных свойств конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, перед холодной прокаткой горячекатаную листовую сталь подвергают обработке отжигом, при этом температура отжига горячекатаной листовой стали предпочтительно составляет 900-1150°C, а скорость охлаждения при отжиге предпочтительно составляет 20°C/с-100°C/с; если скорость охлаждения составляет более 100°C/с, поскольку ухудшается однородность структуры стали после быстрого охлаждения, эффект улучшения магнитных свойств конечного продукта снижается, а кроме того, если используют скорость охлаждения более 100°C/с, ухудшается форма листовой стали, и очень трудно осуществлять последующие производственные операции. При выполнении операции отжига горячекатаной листовой стали количество центров кристаллизации Госса во время первичной рекристаллизации и прочность благоприятных текстур могут быть дополнительно увеличены, и это способствует повышению качества вторичной рекристаллизации и улучшает магнитные свойства конечной продукции из текстурированной кремнистой стали.

Обработку отжигом в способе производства текстурированной кремнистой стали по изобретению можно выполнять обычными способами, применяемыми в традиционных технологиях; например, последовательно проводить на холоднокатаной листовой стали следующие операции: обезуглероживающий отжиг, нанесение покрытия из отжигового сепаратора, высокотемпературный отжиг, нанесение изолирующего покрытия и отжиг с горячей правкой растяжением, при этом отжиговый сепаратор используют для предотвращения взаимного сцепления стальных листов при высокой температуре, и в качестве основного компонента можно использовать такой ингредиент, как MgO и т.п.; изолирующее покрытие используют для улучшения изоляции и т.п. поверхности кремнистой стали, и в настоящее время широко используют исходные материалы для такого покрытия, основанные главным образом на хромовом ангидриде, коллоидном SiO2 и фосфатах Mg и Al.

В целях дополнительного улучшения магнитных свойств конечной продукции из текстурированной кремнистой стали предпочтительно способ производства текстурированной кремнистой стали по изобретению дополнительно включает обработку азотированием холоднокатаной листовой стали перед высокотемпературным отжигом. Согласно изобретению, при обработке азотированием образуются дополнительные нитридные ингибиторы, поэтому концентрация ингибиторов может быть повышена, и можно с уверенностью рассчитывать, что на завершающей стадии производственного процесса потенциал AIN будет достаточным, чтобы полностью завершить замедление роста зерен в других азимутальных направлениях; это способствует более правильной ориентации зерен вторичной рекристаллизации в направлении текстуры Госса и существенно улучшает магнитные свойства конечного продукта текстурированной кремнистой стали.

Согласно изобретению, выбрав сляб текстурированной кремнистой стали с подходящими компонентами и оптимизировав стадию холодной прокатки, чтобы обеспечить поддержание доли площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не более 3% и отношения магнитной проницаемости μ17/μ15 0,50 или выше, можно стабильно получать текстурированную кремнистую сталь с превосходными магнитными свойствами.

В изобретении получение текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами обеспечивают путем регулирования доли площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали на уровне не более 3% и путем регулирования отношения μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали на уровне 0,50 или выше. Кроме того, с использованием сляба текстурированной кремнистой стали с подходящими компонентами и оптимизированной стадии холодной прокатки, изобретение позволяет эффективно снизить температуру нагрева сляба и производственные затраты, и одновременно обеспечить улучшенное регулирование размера и соотношения зерен в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали и магнитной проницаемости в определенном диапазоне магнитной индукции, что дает возможность надежно обеспечивать хорошую ориентацию текстуры Госса при вторичной рекристаллизации и, наконец, стабильно получать конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами.

Подробное описание воплощений

Ниже представлено более подробное описание изобретения в совокупности с примерами, но объем правовой защиты не ограничен этими примерами.

Примеры 1-8 и сравнительные примеры 1-5.

Сляб текстурированной кремнистой стали содержит следующие компоненты, в масс. %: 0,050% C, 3,0% Si, 0,030% Als, 0,007% N, 0,008% S, 0,14% Mn, остальное Fe и неизбежные примеси. Сляб нагревают в нагревательной печи при температуре 1000-1250°C и затем подвергают горячей прокатке, чтобы получить горячекатаную листовую сталь толщиной 2,5 мм, проводят холодную прокатку горячекатаной листовой стали с различными степенями обжатия для получения конечной продукции толщиной 0,30 мм, затем выполняют обезуглероживающий отжиг, наносят покрытие из отжигового сепаратора, в котором главным компонентом является оксид магния, и проводят высокотемпературный отжиг после укладки в рулоны; обработку азотированием выполняют после заключительной холодной прокатки и до высокотемпературного отжига и вторичной рекристаллизации; и после размотки наносят изолирующее покрытие и выполняют отжиг с правкой растяжением, чтобы получить конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали. Проведены исследования взаимосвязи между долей площади мелких зерен с D<5 мм, отношением магнитной проницаемости μ17/μ15 в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали и магнитными свойствами конечной продукции из текстурированной кремнистой стали, и результаты показаны в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что по сравнению со сравнительными примерами 1-5, в которых доля площади мелких зерен с D<5 мм выше 3% или отношение магнитной проницаемости μ17/μ15 ниже 0,50, в примерах 1-8, в которых доля площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не превышает 3% и отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл не ниже 0,50, достигнута более высокая магнитная проницаемость и более низкие потери в железе. Также из таблицы 1 видно, что по сравнению с примером 6, магнитные свойства конечной продукции из текстурированной кремнистой стали в примере 4, где доля площади мелких зерен с D<5 мм составляет 2% или менее, дополнительно улучшены, и в сравнении с примером 4 магнитные свойства конечной продукции текстурированной кремнистой стали в примере 3, где отношение магнитной проницаемости μ17/μ15 составляет 0,55, дополнительно улучшены.

Примеры 9-15 и сравнительные примеры 6-14

Сляб текстурированной кремнистой стали содержит следующие компоненты, в масс. %: 0,075% C, 3,3% Si, 0,031% Als, 0,009% N, 0,012% S, 0,08% Mn и остальное Fe и неизбежные примеси. Сляб нагревают в нагревательной печи при пяти различных температурах нагрева в диапазоне 1050-1250°C и затем подвергают горячей прокатке, чтобы получить горячекатаную листовую сталь толщиной 2,3 мм; проводят холодную прокатку горячекатаной листовой стали с разными степенями обжатия для получения различной по толщине конечной продукции в диапазоне 0,20-0,40 мм, затем выполняют обезуглероживающий отжиг, наносят покрытие из отжигового сепаратора, в котором главным компонентом является оксид магния, и проводят высокотемпературный отжиг после укладки в рулоны; обработку азотированием выполняют после завершающей холодной прокатки и до высокотемпературного отжига и вторичной рекристаллизации; и после размотки наносят изолирующее покрытие и выполняют отжиг с правкой растяжением, чтобы получить конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали. Были проведены исследования взаимосвязи температуры нагрева сляба, степени обжатия при холодной прокатке и доли площади мелких зерен с D<5 мм и отношения магнитной проницаемости μ17/μ15; результаты показаны в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что в случае использования сляба текстурированной кремнистой стали по изобретению, сляб нагревают в температурном диапазоне 1100-1200°C, затем проводят горячую прокатку и выполняют холодную прокатку со степенью обжатия 85% или выше, и таким образом можно обеспечить долю площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не более 3%, отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл, составляющее 0,5 или выше, и таким образом можно гарантировать получение конечного продукта из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами.

Примеры 16-31

Сляб текстурированной кремнистой стали содержит следующие компоненты в процентах по массе: 0,065% C, 3,2% Si, 0,025% Als, 0,010% N, 0,015% S, 0,18% Mn, остальное Fe и неизбежные примеси. Сляб нагревают в нагревательной печи при температуре 1150°C и затем подвергают горячей прокатке, чтобы получить горячекатаную листовую сталь толщиной 3,0 мм; (A) проводят прямую холодную прокатку горячекатаной листовой стали или (B) выполняют отжиг горячекатаной листовой стали при температуре 850-1200°C и скорости охлаждения 15-25°C/с; затем проводят холодную прокатку со степенью обжатия 85%; прокатку осуществляют до толщины конечной продукции 0,30 мм; затем проводят обезуглероживающий отжиг, наносят покрытие из отжигового сепаратора, в котором главным компонентом является оксид магния, и проводят высокотемпературный отжиг после укладки в рулоны; обработку азотированием выполняют после заключительной холодной прокатки и до высокотемпературного отжига и вторичной рекристаллизации, и после размотки наносят изолирующее покрытие и выполняют отжиг с правкой растяжением, чтобы получить конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали. Были проведены исследования взаимосвязи условий отжига горячекатаной листовой стали и доли площади мелких зерен с D<5 мм и отношения магнитной проницаемости μ17/μ15 в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали; результаты показаны в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что по сравнению с примером 16, в котором отжиг горячекатаной листовой стали не проводят, в примерах 17-31, в которых проводят отжиг горячекатаной листовой стали, уменьшена доля площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали или повышено отношение магнитной проницаемости μ17/μ15, и это свидетельствует об улучшении магнитных свойств конечной продукции из текстурированной кремнистой стали. Кроме того, как видно из таблицы 3, при выполнении отжига при температуре 900-1150°C и скорости охлаждения горячекатаной листовой стали 20°C/с или выше можно обеспечить отношение магнитной проницаемости μ17/μ15 0,55 или выше, и таким образом дополнительно стабильно улучшить магнитные свойства конечной продукции из текстурированной кремнистой стали.

Экспериментальные результаты реализации изобретения подтверждают, что когда доля площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали не превышает 3% и отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали составляет 0,50 или выше, можно получить конечную продукцию из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами. Согласно изобретению, подобрав подходящие компоненты сляба текстурированной кремнистой стали, оптимизировав стадию холодной прокатки, обеспечив регулирование доли площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали так, чтобы оно не превышало 3%, и регулирование отношения магнитной проницаемости μ17/μ15 так, чтобы оно составляло 0,50 или выше, можно стабильно получать продукцию из текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами.

В изобретении обеспечивают текстурированную кремнистую сталь с превосходными магнитными свойствами посредством регулирования доли площади мелких зерен с D<5 мм в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали на уровне не выше 3% и регулирования отношения μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл на уровне 0,50 или выше. К тому же, посредством использования сляба текстурированной кремнистой стали с подходящими компонентами и оптимизированной стадии холодной прокатки, изобретение позволяет эффективно снизить температуру нагрева сляба и стоимость производства, и одновременно, благодаря улучшенному регулированию размера и соотношения зерен в конечной продукции из текстурированной кремнистой стали и магнитной проницаемости в определенном диапазоне магнитной индукции, позволяет обеспечить вторичную рекристаллизацию с хорошей ориентацией текстуры Госса и, наконец, гарантировать стабильное получение текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами.

1. Способ производства текстурированного листа из текстурированной кремнистой стали, включающий следующие последовательные стадии:

- нагрев сляба кремнистой стали, содержащего 2,5-4,0 мас.% Si и в качестве ингибиторных элементов 0,010-0,040 мас.% растворимого в кислоте алюминия Als, 0,004-0,012 мас.% N и 0,015 мас.% или менее S, остальное С, Mn, Fe и неизбежные примеси, до 1100-1200°С и последующую горячую прокатку с получением горячекатаного листа;

- отжиг горячекатаного листа при температуре 900-1150°С и скорости охлаждения при отжиге 20°-100°С/с;

- холодную прокатку горячекатаного листа со степенью обжатия 85% или выше с получением холоднокатаного листа конечной толщины;

- отжиг холоднокатаного листа с получением текстурированного листа из текстурированной кремнистой стали, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, не превышает 3%, а отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл составляет 0,50 или выше,

причем отжиг холоднокатаного листа включает следующие последовательные операции: обезуглероживающий отжиг, нанесение покрытия из отжигового сепаратора, обработку азотированием, высокотемпературный отжиг, нанесение изолирующего покрытия и отжиг с горячей правкой растяжением.

2. Способ по п. 1, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, в текстурированном листе из текстурированной кремнистой стали составляет не более 2%.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл в текстурированном листе из текстурированной кремнистой стали составляет 0,55 или выше.

4. Текстурированный лист из текстурированной кремнистой стали, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, не превышает 3%, а отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл составляет 0,50 или выше, отличающийся тем, что он получен способом по п. 1.

5. Лист по п. 4, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, не превышает 2%.

6. Лист по п. 4 или 5, в котором отношение μ17/μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл составляет 0,55 или выше.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению стальных листов с требуемой микроструктурой и свойствами. Листы изготовлены из стали, имеющей заданный состав, содержащий следующие элементы, в мас.%: 0,15-0,5 углерода, 1-4 марганца; 2 или менее кремния, алюминия или их комбинации; 0,5 или менее молибдена; 0,05 или менее ниобия; остальное - железо и другие случайные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению текстурированного листа из электротехнической стали, используемого при изготовлении сердечников трансформаторов, генераторов и т.п.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому для изготовления сердечников асинхронных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения равномерного нагрева листа из холоднокатаной электротехнической стали, улучшения качества формы листа стали и его магнитных свойств в линии непрерывного отжига листов стали, содержащей зону нагрева, зону выдержки и зону охлаждения, последовательно в передней половине зоны нагрева расположены два или более устройств индукционного нагрева, а в температурной зоне, где температура листа стали между двумя или более устройствами индукционного нагрева составляет от 250°C до 600°C, выполнена область остановки нагрева длиной 1-30 м или область медленного нагрева со скоростью от более 0°C/с до 10°C/с.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу текстурированной электротехнической стали, используемому в качестве материала железного сердечника трансформатора и электрического оборудования.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу изготовления высокопрочной конструкционной стали. Способ изготовления высокопрочной конструкционной стали включает этап изготовления сляба для изготовления стального сляба, этап (1) нагревания стального сляба до температуры в диапазоне от 950 до 1300°С, этап (2) выравнивания для выравнивания температуры стального сляба, этап горячей прокатки стального сляба, содержащий стадию (5) горячей прокатки I типа в диапазоне температур, в котором не происходит рекристаллизация, ниже температуры окончания рекристаллизации (RST), но выше температуры А3 образования феррита, и для обеспечения температуры чистовой прокатки (FRT), этап (6) закалки горячекатаной стали со скоростью охлаждения по меньшей мере 20°С/с до температуры окончания закалки (QT), причем указанная температура окончания закалки (QT) находится между температурами Ms и Mf, этап (7, 9) перераспределяющей обработки для перераспределения углерода в микроструктуре горячекатаной стали от мартенсита к аустениту, и этап (8) охлаждения горячекатаной стали до комнатной температуры посредством принудительного или естественного охлаждения.

Изобретение относится к области металлургии. Текстурированный лист из электротехнической стали, обладающей хорошими магнитными свойствами, получают промышленно применимым способом с использованием в качестве материала сляба, в состав которого входят в мас.% или ч./млн.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа двухфазной стали, используемому в автомобильной промышленности. Горячекатаный лист из двухфазной стали, содержащей 0,1-0,3 мас.% С, 1,5-2,5 мас.% Si, 1,75-2,5 мас.% Mn, подвергают отжигу при температуре от 750 до 875°C.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения листа текстурированной электротехнической стали со стабильными низкими потерями в железе способ изготовления листа включает горячую прокатку стального сляба, содержащего, мас.%: C 0,001-0,10, Si 1,0-5,0, Mn 0,01-0,5, Al менее 0,0100, каждый из S, Se, O и N не более 0,0050, Fe и неизбежные примеси - остальное, однократную, или двукратную, или многократную холодную прокатку полученного горячекатаного листа, при необходимости промежуточный отжиг между ними до конечной толщины, отжиг первичной рекристаллизации полученного холоднокатаного листа, нанесение отжигового сепаратора и окончательный отжиг, при этом в зоне 550-700°C в процессе нагрева отжига первичной рекристаллизации проводят быстрый нагрев при средней скорости нагрева 40-200°C/с, а в какой либо зоне температур от 250 до 550°C скорость нагрева составляет не более 10°C/с в течение 1-10 секунд.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой плотности магнитного потока и отличной производительности при низких затратах получают сляб в машине непрерывного литья из стали, содержащей, в мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электротехнической листовой стали (11), имеющей улучшающую электроизоляцию покрытие (14). Покрытие образовано из оксида титана или оксида тантала.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве листовой электротехнической анизотропной стали (ЭАС), производимой по нитридной технологии, в том числе кремнистой стали с ребровой кристаллографической текстурой {110}<001>.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области металлургии. Способ производства текстурированного листа из электротехнической стали включает нагревание сляба, содержащего, мас.%: C от 0,0005 до 0,005, Si от 2,0 до 4,5, Mn от 0,005 до 0,3, S и/или Se (в сумме) 0,05 или менее, растворенный Al от 0,010 до 0,04, N 0,005 или менее, остальное - Fe и неизбежные примеси, горячую прокатку сляба с получением горячекатаного листа, при необходимости, отжиг горячекатаного листа в горячей зоне, холодную прокатку горячекатаного листа в один, два или большее число проходов с промежуточным отжигом между ними и с получением холоднокатаного листа конечной толщины, отжиг холоднокатаного листа на первичную рекристаллизацию и отжиг на вторичную рекристаллизацию, при этом индекс ИС старения стального листа перед проведением конечной холодной прокатки устанавливают равным 70 МПа или менее для эффективного роста зерен с ориентацией Госса с обеспечением в результате текстурированного листа из электротехнической стали с хорошими магнитными свойствами, без ограничения содержания C в относительно большом количестве.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу из нетекстурированной электротехнической стали, используемому в качестве материала сердечника высокочастотных двигателей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из текстурированной электротехнической стали. Лист имеет стальную подложку, основную пленку форстерита, сформированную на поверхности стальной подложки, и изоляционное покрытие, сформированное на основной пленке форстерита и создающее натяжение на поверхности стальной подложки.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения низких потерь в железе и небольших колебаний значения потерь в железе способ изготовления листа из текстурированной электротехнической стали включает стадии горячей прокатки исходного стального материала, содержащего, мас.%: C 0,002-0,10, Si 2,0-8,0, Mn 0,005-1,0 и остальное Fe и неизбежные примеси, при необходимости отжиг в зоне горячих состояний, холодную прокатку для получения холоднокатаного листа конечной толщины, отжиг первичной рекристаллизации в сочетании с обезуглероживающим отжигом, нанесение отжигового сепаратора на поверхность стального листа и окончательный отжиг, при этом в процессе нагрева под отжиг первичной рекристаллизации выполняют нагрев со скоростью не менее 50°C/с в области температур 200-700°C и стальной лист выдерживают при любой температуре 250-600°C в вышеуказанной области в течение 1-10 с, а отжиг первичной рекристаллизации проводят при 750-900°C с выдержкой 90-180 секунд в атмосфере с PH2O/PH2, составляющим 0,25-0,40.

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшении шероховатости поверхности полосы, что приводит к уменьшению удельных магнитных потерь на 10%, способ производства полосы из электротехнической стали включает выплавку и разливку стали, горячую прокатку, две холодные прокатки полосы в рабочих валках клети прокатного стана, обезуглероживающий отжиг, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг и выпрямляющий отжиг полосы с нанесением электроизоляционного покрытия, при этом после окончательной холодной прокатки осуществляют обжатие полосы со степенью не более 10% для уменьшения шероховатости ее поверхности путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе.

Изобретение относится к устройству и способу лазерной обработки листа электротехнической стали с ориентированной структурой для снижения размера магнитного домена.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения потерь в стальном сердечнике трансформатора используют лист текстурированной электротехнической стали, подвергнутый измельчению магнитной доменной структуры с помощью создания линейных деформаций в направлении, пересекающем направление прокатки стального листа, многократно, с интервалами в направлении прокатки, имеющий волнообразные участки, образованные в результате линейных деформаций, при этом линии деформации являются вершинами волнообразных участков, а отношение h/d среднего значения h высоты волнообразных участков к указанному интервалу d составляет от 0,0025 до 0,015.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу нетекстурированной электротехнической стали толщиной 0,10-0,50 мм, используемому в качестве материала для сердечника приводного двигателя и электрогенератора. Лист выполнен из стали следующего химического состава, мас.%: C не более 0,010, Si 1,0-7,0, Mn 0,001-3,0, раств. Al 0,0001-3,5, Р 0,01-0,2, S не более 0,010, N не более 0,010, остальное Fe и неизбежные примеси. Отношение (P120/Fe700) высоты пика P120 Р при энергии электронов 120 эВ к высоте пика Fe700 Fe при энергии электронов 700 эВ в дифференциальном спектре оже-электронов, полученном анализом нарушенной поверхности границы зерна оже-спектроскопией, составляет не менее 0,1. Обеспечивается высокая плотность магнитного потока и превосходные потери в железе в области высоких частот. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из текстурированной кремнистой стали, используемого в средствах передачи и преобразования энергии. Сляб из кремнистой стали, содержащей 2,5-4,0 мас. Si и в качестве ингибиторных элементов 0,010-0,040 мас. растворимого в кислоте алюминия Als, 0,004-0,012 мас. N и 0,015 мас. или менее S, остальное C, Mn, Fe и неизбежные примеси, нагревают до температуры 1100-1200°C с последующей горячей прокаткой с получением горячекатаного листа. Отжигают горячекатаный лист при температуре 900-1150°С и скорости охлаждения при отжиге 20°-100°Сс. Выполняют холодную прокатку горячекатаного листа со степенью обжатия 85 или выше с получением холоднокатаного листа конечной толщины. Отжигают холоднокатаный лист с получением текстурированного листа из текстурированной кремнистой стали, в котором доля площади мелких кристаллических зерен, имеющих размер менее 5 мм, не превышает 3, а отношение μ17μ15 магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,7 Тл к магнитной проницаемости при магнитной индукции 1,5 Тл составляет 0,50 или выше. Отжиг холоднокатаного листа включает следующие последовательные операции: обезуглероживающий отжиг, нанесение покрытия из отжигового сепаратора, обработку азотированием, высокотемпературный отжиг, нанесение изолирующего покрытия и отжиг с горячей правкой растяжением. Обеспечивается получение листов текстурированной кремнистой стали с превосходными магнитными свойствами. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл., 31 пр.

Наверх