RU2096516C1 - Silicon electric steel and method of treatment thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: object of invention is to manufacture anisotropic cold-rolled electric steel with clearly expressed electromagnetic characteristics. Steel contains (in wt %): carbon, at most 0.07; manganese, 0.15-0.24; silicon. 2.8-3.5; phosphorus, at most 0.015; sulfur, at most 0.005; chromium, at most 0.05; nickel, at most 0.09; copper, 0.4-0.6; aluminum, 0.017-0.030; nitrogen, according to inequality 0.015 ≅ [N+(3/8)Al] ≅ 0.017; titanium, according to inequality 0.012 ≅ [Ti+(3/8)Al] ≅ 0.014; iron, the balance. Steel is subjected to hot rolling, first cold rolling to intermediate thickness, decarbonizing annealing, second cold rolling to final thickness 0.17-0.27 mm with cogging 65-75%, final high-temperature annealing of sheets covered by thermally stable coating at temperature 1000-1150, and rectifying annealing of sheets covered by electrically insulating coating. EFFECT: increased electromagnetic characteristics of steel. 2 cl, 4 tbl

Description

Данное изобретение относится к металлургии, конкретнее к электротехническим сталям, и может быть использовано при производстве электротехнической анизотропной холоднокатаной стали. This invention relates to metallurgy, and more particularly to electrical steel, and can be used in the manufacture of electrical anisotropic cold rolled steel.

Известна [1] кремнистая сталь с регулируемым содержанием меди и способ ее получения с соотношением компонентов (мас.): углерода 0,02 0,06; марганца 0,015 0,15; кремния 2,5 4,0; серы и селена 0,01 0,05; бора 0,0006 - 0,0080; азота не более 0,1; меди 0,3 1,0; алюминия не более 0,008; железо - остальное. Изготовляемый из этой стали холоднокатаный прокат толщиной менее 0,5 мм имеет высокую магнитную проницаемость. Однако из-за высокой способности бора к ликвации и, как следствие, образование в первичной рекристаллизованной матрице неравномерной плотности ингибиторов, значительную роль которых составляют частицы нитридов бора, при вторичной рекристаллизации формируется неоднородное по размеру зерно. Неоднородная зеренная структура не обеспечивает получение стали с высоким уровнем удельных потерь. Known [1] silicon steel with an adjustable copper content and a method for producing it with a ratio of components (wt.): Carbon 0.02 0.06; manganese 0.015 0.15; silicon 2.5 4.0; sulfur and selenium 0.01 0.05; boron 0.0006 - 0.0080; nitrogen not more than 0.1; copper 0.3 1.0; aluminum no more than 0.008; iron is the rest. Cold rolled steel made of this steel with a thickness of less than 0.5 mm has a high magnetic permeability. However, due to the high ability of boron to segregate and, as a consequence, the formation of an uneven density of inhibitors in the primary recrystallized matrix, a significant role of which is boron nitride particles, a non-uniform grain is formed during secondary recrystallization. The heterogeneous grain structure does not provide steel with a high level of specific losses.

Известен [2] способ производства текстурованной кремнистой электротехнической стали с хорошими магнитными свойствами, который включает получение слябов из металла, содержанию (в мас.): углерода 0,002 0,080; кремния 2,0 4,5; марганца 0,02 0,15, используемых в качестве ингибиторов каждого в количестве 0,010 0,10 серу или селен, алюминий и бор. Черновую горячую прокатку с обжатием 15 50% при температуре 900 1050^oC, подогрев раската в пламенной печи до достижения температуры в его центре 1000 1230^oC и последующий нагрев в индукционной печи до температуры 1350 - 1400^oC в слабоокислительной атмосфере с содержанием кислорода не более 1% и выдержку при этой температуре в течение 10 60 мин, чистовую горячую прокатку по обычному режиму, холодную прокатку за 1 или 2 передела с промежуточным отжигом; обезуглероживающий и высокотемпературный отжиг. Сталь этого химического состава позволяет получать прокат с хорошими электромагнитными свойствами, однако при проведение горячей прокатки, для создания требуемого количества ингибиторов, подавляющих рост первичных рекристаллизованных зерен при нагреве до температуры вторичной рекристаллизации при высокотемпературном отжиге, требуются высокая (до 1400^oC) температура нагрева и длительная выдержка.There is a known [2] method for the production of textured silicon electrical steel with good magnetic properties, which includes obtaining slabs from metal, the content (in wt.): Carbon 0,002 0,080; silicon 2.0 4.5; Manganese 0.02 0.15, used as inhibitors of each in an amount of 0.010 0.10 sulfur or selenium, aluminum and boron. Rough hot rolling with a compression of 15 50% at a temperature of 900 1050 ^o C, heating the roll in a flame furnace until the temperature in its center reaches 1000 1230 ^o C and subsequent heating in an induction furnace to a temperature of 1350 - 1400 ^o C in a slightly oxidizing atmosphere with no oxygen content more than 1% and holding at this temperature for 10 to 60 minutes, fine hot rolling as usual, cold rolling for 1 or 2 stages with intermediate annealing; decarburization and high temperature annealing. Steel of this chemical composition makes it possible to obtain rolled products with good electromagnetic properties, however, during hot rolling, in order to create the required number of inhibitors that inhibit the growth of primary recrystallized grains when heated to the secondary recrystallization temperature during high-temperature annealing, high (up to 1400 ^o C) heating temperature and long exposure.

Наиболее близкими по совокупности признаков к предлагаемому изобретению является способ обработки стали с высокой магнитной проницаемостью [3] По этому способу сталь содержит, мас. углерод не более 0,07; марганец 0,03 - 0,24; кремний 2,6 4; медь 0,1 0,5; сера 0,01 0,07; алюминий 0,015 - 0,04; азота не более 0,02; железо остальное, металл этого химического состава подвергают горячей прокатке, отжигу горячекатаной полосы в атмосфере азота, водорода, аргона или воздуха при температуре 760 925^oC в течение 0,25 120 мин и охлаждение со скоростью, эквивалентной охлаждению в спокойном воздухе, однократной холодной прокатке травленой горячекатаной и отожженной полосы на конечную толщину с обжатием не менее 80% обезуглероживающему отжигу, окончательному высокотемпературному отжигу холоднокатаного с термостойким покрытием проката. Изготовляемая по этому способу кремнистая сталь имеет высокую магнитную индукцию. Однако из-за высокой плотности частиц сульфидов марганца и нитридов алюминия, которые наряду с медью, выделяющейся на границах зерен, являются ингибиторами роста первичных рекристаллизованных зерен, при температуре вторичной рекристаллизации окончательного отжига формируется структура, характеризующаяся значительной разнозернистостью. Неоднородная зеренная структура не обеспечивает получение стали с высоким уровнем удельных потерь.The closest set of features to the proposed invention is a method of processing steel with high magnetic permeability [3] According to this method, the steel contains, by weight. carbon no more than 0.07; manganese 0.03 - 0.24; silicon 2.6 4; copper 0.1 0.5; sulfur 0.01 0.07; aluminum 0.015-0.04; nitrogen not more than 0.02; the rest is iron, the metal of this chemical composition is subjected to hot rolling, annealing the hot-rolled strip in an atmosphere of nitrogen, hydrogen, argon or air at a temperature of 760 925 ^o C for 0.25 120 minutes and cooling at a rate equivalent to cooling in calm air, a single cold rolling pickled hot-rolled and annealed strips to a final thickness with compression of at least 80% decarburizing annealing, final high-temperature annealing of cold-rolled with a heat-resistant coating of rolled products. Silicon steel produced by this method has a high magnetic induction. However, due to the high density of particles of manganese sulfides and aluminum nitrides, which, along with copper released at the grain boundaries, are inhibitors of the growth of primary recrystallized grains, a structure with a significant grain size is formed at a temperature of secondary recrystallization of the final annealing. The heterogeneous grain structure does not provide steel with a high level of specific losses.

По предложенному способу сталь кремнистая электротехническая и способ ее обработки металл дополнительно содержит фосфор, хром, никель и титан при следующем соотношении компонентов, мас. углерод не более 0,07; марганец 0,15 0,24; кремний 2,8 3,5; фосфор не более 0,015; сера не более 0,005; хром не более 0,05; никель не более 0,09; медь 0,4 0,6; алюминий 0,017 0,030; азот по неравенству 0,015 _мас.% ≅[N_мас.% + (3/8)A1_мас.%]≅ 0,017_мас.%, титан по неравенству 0,012 _мас% ≅[Ti_мас.% + (3/8)A1_мас.%]≅ 0,014_мас.%; железо остальное. Горячекатаную сталь этого химического состава перед окончательным отжигом подвергают двукратной холодной прокатке на конечную толщину 0,17 0,27 мм с обжатием при второй холодной прокатке 64 - 74% обезуглероживающему отжигу проката в промежуточной толщине, нанесению покрытия Mg(OH)₂, а после окончательного отжига обработке в агрегате электроизоляционного покрытия.According to the proposed method, the silicon steel is electrotechnical and the method for processing it metal further comprises phosphorus, chromium, nickel and titanium in the following ratio of components, wt. carbon no more than 0.07; manganese 0.15 0.24; silicon 2.8 3.5; phosphorus no more than 0.015; sulfur not more than 0.005; chrome no more than 0.05; nickel no more than 0.09; copper 0.4 0.6; aluminum 0.017 0.030; nitrogen by inequality 0.015 _wt.% ≅ [N _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] ≅ 0.017 _wt.% , titanium by inequality 0.012 _wt.% ≅ [Ti _wt.% + (3/8) A1 _{wt. .%} ] ≅ 0.014 _wt.% ; iron the rest. Before final annealing, hot-rolled steel of this chemical composition is subjected to double cold rolling to a final thickness of 0.17 0.27 mm with compression during the second cold rolling of 64 - 74% decarburizing annealing of the rolled products in an intermediate thickness, coating with Mg (OH) ₂ , and after the final annealing treatment in an electrical insulating coating unit.

Ограничение в стали максимального содержания фосфора не более 0,015% обусловлено тем, что при большей его массовой доле значительно снижается пластичность металла при обработке по переделам. The limitation in steel of the maximum phosphorus content of not more than 0.015% is due to the fact that, with a larger mass fraction, the ductility of the metal is significantly reduced when processing in the redistribution.

Ограничение в стали максимального содержания никеля не более 0,010% связано с тем, что никель элемент аустенитообразующий и при обезуглероживающем отжиге подката промежуточной толщины сплава Fe 3%Si с массовой долей Ni>0,010% процесс обезуглероживания до концентраций ≅0,003% C становится нестабильным. The limitation in steel of the maximum nickel content of not more than 0.010% is due to the fact that the nickel element is austenitic and, upon decarburization annealing of the rolled intermediate thickness of the Fe 3% Si alloy with a mass fraction of Ni> 0.010%, the decarburization process to concentrations of ≅0.003% C becomes unstable.

Ограничение в стали максимального содержания хрома не более 0,05% связано со склонностью этого элемента к образованию включений карбидов типа CrC, которые оказывают отрицательное влияние на магнитные свойства готовой стали в металле формируется структура, характеризующаяся значительной разнозернистостью. Вторая холодная прокатка и последующая при конечном высокотемпературном отжиге первичная рекристаллизация не устраняет разнозернистость первично рекристаллизованной матрицы. Это вызывает неравномерное распределение ингибиторов роста зерен при нагреве до температуры интервала вторичной рекристаллизации и, как следствие, к деформированию неоднородного по величине зерна при вторичной рекристаллизации и ухудшению магнитных характеристик проката. The limitation in steel of a maximum chromium content of not more than 0.05% is associated with the tendency of this element to form inclusions of carbides of the CrC type, which have a negative effect on the magnetic properties of the finished steel, a structure is formed in the metal, which is characterized by a significant grain size. The second cold rolling and the subsequent primary recrystallization upon final high-temperature annealing does not eliminate the heterogeneity of the primary recrystallized matrix. This causes an uneven distribution of grain growth inhibitors when heated to the temperature of the secondary recrystallization interval and, as a result, to deformation of the inhomogeneous grain size during secondary recrystallization and deterioration of the magnetic characteristics of rolled products.

Рекомендуемые содержания алюминия в пределах 0,017 0,030% азота по соотношению 0,015_мас.%≅[N_мас.% + (3/8)A1_мас.%]≅0,017_мас.% и титана по соотношению 0,012_мас.%≅[TI_мас.% + (3/8)А1_мас.%]≅ 0,014_мас.% обеспечивают необходимую плотность включений размером 200 - 300А фаз-ингибиторов нитридов алюминия и титана в пределах (2-3) • 10¹³ и (2-4) • 10¹³ шт/см³. При увеличении [N_мас.% + (3/8)A1_мас.%] до значений более 0,017 мас. размер частиц нитридов алюминия возрастают до 500 800А, при увеличении [Ti_мас.% + (3/8)A1_мас.%] до значений более 0,014 мас. количество частиц нитридов титана возрастает до (6-7) • 10¹³ шт/см³. В процессе вторичной рекристаллизации, температурный интервал которой значительно расширяется, формируются зерна с несовершенной (110)[001] текстурой, что приводит к снижению уровня магнитных свойств стали. При снижении [N_мас.% + (3/8)A1_мас.%] и [Ti_мас.% + (3/8)A1_мас.%] до значений, меньших соответственно 0,014 и 0,012 мас. в структуре готовой стали отмечены мелкие зерна ориентировки111}<hkl>, т. е. процесс аномального роста зерен ориентировки (110)[001] при вторичной рекристаллизации протекает не полностью из-за недостаточного количества фаз-ингибиторов алюминия и титана, что значительно ухудшает магнитные свойства.Recommended aluminum contents in the range of 0.017 0.030% nitrogen in a ratio of 0.015 _wt.% ≅ [N _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] ≅ 0.017 _wt.% And titanium in a ratio of 0.012 _wt.% ≅ [TI _{wt. %} + (3/8) A1 _wt.% ] ≅ 0.014 _wt.% Provide the necessary density of inclusions of size 200 - 300A of phase inhibitors of aluminum and titanium nitrides in the range of (2-3) • 10 ¹³ and (2-4) • 10 ¹³ pcs / cm ³ . With an increase in [N _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] To values greater than 0.017 wt. the particle size of aluminum nitrides increases to 500 800A, with an increase in [Ti _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] to values greater than 0.014 wt. the number of particles of titanium nitrides increases to (6-7) • 10 ¹³ pcs / cm ³ . In the process of secondary recrystallization, the temperature range of which extends significantly, grains with an imperfect (110) [001] texture are formed, which leads to a decrease in the level of magnetic properties of steel. When reducing [N _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] And [Ti _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] To values lower than 0.014 and 0.012 wt. in the structure of the finished steel, small orientation grains111} <hkl> are noted, that is, the process of anomalous growth of orientation grains (110) [001] during secondary recrystallization does not proceed completely due to the insufficient number of phase inhibitors of aluminum and titanium, which significantly worsens the magnetic properties.

Увеличение или снижение массовой доли алюминия до значений соответственно более 0,030 и менее 0,017% ухудшает электромагнитные свойства стали. При увеличении за счет расширения интервала вторичной рекристаллизации и формирования зерен с несовершенной (110)[001] текстурой, при снижении за счет наличия мелких зерен ориентировки111}<hkl>. An increase or decrease in the mass fraction of aluminum to values respectively more than 0.030 and less than 0.017% affects the electromagnetic properties of steel. With an increase due to the expansion of the interval of secondary recrystallization and the formation of grains with an imperfect (110) [001] texture, with a decrease due to the presence of small grains of orientation111} <hkl>.

При исходном содержании углерода в стали более 0,07% для его уменьшения в 12 15 раз при обезуглероживании проката промежуточной толщины время возрастает в 1,3 1,5 раз и достигает 12 15 мин. При температурах обезуглероживания размеры частиц нитридов алюминия увеличиваются от 200 300 до 500 80 А. Это приводит к расширению температурного интервала вторичной рекристаллизации при конечном отжиге проката конечной толщины и формированию зерен с несовершенной (110)[001] текстурой и, следовательно, ухудшению уровня магнитных свойств. When the initial carbon content in steel is more than 0.07%, in order to reduce it by 12–15 times during decarburization of rolled products of intermediate thickness, the time increases by 1.3–1.5 times and reaches 12–15 min. At decarburization temperatures, the particle sizes of aluminum nitrides increase from 200 300 to 500 80 A. This leads to the expansion of the temperature range of secondary recrystallization during the final annealing of rolled products of finite thickness and the formation of grains with an imperfect (110) [001] texture and, consequently, a deterioration in the level of magnetic properties .

При содержании марганца менее 0,15 мас. низких концентрациях алюминия и титана в процессе раскисления образуются кислородсодержащие неметаллические включения, которые приводят к ухудшению магнитных свойств. При массовой доле марганца более 0,24% даже при содержании серы не более 0,005% в металле образуются сульфиды марганца, которые с нитридами алюминия и титана являются ингибиторами роста первично рекристаллизованного зерна, расширяют температурный интервал вторичной рекристаллизации и способствуют формированию зерен с несовершенной (110)[001] текстурой и, следовательно, снижению уровня магнитных характеристик. When the manganese content is less than 0.15 wt. low concentrations of aluminum and titanium during the deoxidation process, oxygen-containing non-metallic inclusions are formed, which lead to a deterioration in magnetic properties. With a mass fraction of manganese of more than 0.24%, even with a sulfur content of not more than 0.005%, manganese sulfides are formed in the metal, which, with aluminum and titanium nitrides, are inhibitors of the growth of primary recrystallized grains, extend the temperature range of secondary recrystallization, and contribute to the formation of grains with imperfect (110) [001] a texture and, therefore, a decrease in the level of magnetic characteristics.

При содержании серы более 0,005 мас. в металле образуется значительное количество частиц сульфида марганца, которые ухудшают степень совершенства текстуры (110)[001] зерен вторичной кристаллизации и, следовательно, электромагнитные свойства готовой стали. When the sulfur content is more than 0.005 wt. a significant amount of manganese sulfide particles is formed in the metal, which worsen the degree of perfection of the texture (110) [001] of secondary crystallization grains and, therefore, the electromagnetic properties of the finished steel.

При содержании кремния менее 2,8 мас. значительно ухудшаются удельные потери, а при более 3,5 мас. металл становится хрупким и, следовательно, имеет низкую технологичность при холодной прокатке. When the silicon content is less than 2.8 wt. specific losses significantly worsen, and at more than 3.5 wt. the metal becomes brittle and, therefore, has a low processability during cold rolling.

При содержании меди менее 0,4% ухудшаются удельные потери, при содержании более 0,6% снижается технологичность обработки стали при прокатке, которая вызывает возникновение поверхностных трещин. When the copper content is less than 0.4%, the specific losses deteriorate; when the content is more than 0.6%, the processability of steel processing during rolling decreases, which causes surface cracks.

При обжатии менее 64 и более 74% при второй холодной прокатке электромагнитные свойства стали ухудшаются за счет снижения остроты текстуры (110)[001] зерен вторичной рекристаллизации. With a reduction of less than 64 and more than 74% during the second cold rolling, the electromagnetic properties of the steel deteriorate due to a decrease in the sharpness of the texture (110) [001] of secondary recrystallization grains.

При увеличении конечной толщины проката более 0,27 мм снижается уровень магнитных свойств металла из-за формирования при вторичной рекристаллизации зерен с несовершенной (110)[001] текстурой. При снижении конечной толщины проката менее 0,17 мм магнитные свойства стали ухудшаются за счет наличия зерен ориентировки111}<hkl>. With an increase in the final rolling thickness of more than 0.27 mm, the level of magnetic properties of the metal decreases due to the formation of grains with an imperfect (110) [001] texture during secondary recrystallization. When the final thickness of the rolled product is reduced to less than 0.17 mm, the magnetic properties of the steel deteriorate due to the presence of orientation grains111} <hkl>.

Анализом патентной и научно-технической литературы показано, что в предполагаемом изобретении "сталь кремнистая электротехническая и способ ее обработки" техническое решение, заключающееся в том, что она дополнительно содержит фосфор, хром, никель и титан при соотношении компонентов, мас. углерод не более 0,07; марганец 0,15 0,24; кремний 2,8 3,5; фосфор не более 0,015; сера не более 0,005; хром не более 0,05; никель не более 0,09; медь 0,04 0,6; алюминий 0,017 0,030; азот по неравенству 0,015 _мас.%≅[N_мас.% + (3/8)A1 _мас.%] ≅0,017_мас.%; титан по неравенству 0,12_мас.%≅[Ti_мас.% + (3/8)A1_мас.%] ≅0,014_мас.%; железо остальное; а перед окончательным отжигом горячекатаный метал подвергают двукратной холодной прокатке на конечную толщину 0,17 0,27 мм с обжатием при второй холодной прокатке 64 74% обезуглероживающему отжигу проката в промежуточной толщине, нанесение покрытия Mg(OH)₂, а после окончательного отжига обработке в агрегате электроизоляционного покрытия, ранее не известно и, следовательно, соответствует категории "новизны" и "изобретательского уровня".An analysis of the patent and scientific and technical literature shows that in the proposed invention, “silicon steel is electrotechnical and its processing method”, the technical solution is that it additionally contains phosphorus, chromium, nickel and titanium with a ratio of components, wt. carbon no more than 0.07; manganese 0.15 0.24; silicon 2.8 3.5; phosphorus no more than 0.015; sulfur not more than 0.005; chrome no more than 0.05; nickel no more than 0.09; copper 0.04 0.6; aluminum 0.017 0.030; nitrogen by inequality 0.015 _wt.% ≅ [N _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] ≅ 0.017 _wt.% ; titanium by the inequality 0.12 _wt.% ≅ [Ti _wt.% + (3/8) A1 _wt.% ] ≅ 0.014 _wt.% ; iron rest; and before the final annealing, the hot-rolled metal is subjected to double cold rolling to a final thickness of 0.17 0.27 mm with compression during the second cold rolling of 64 74% decarburizing annealing of the rolled in the intermediate thickness, coating Mg (OH) ₂ , and after the final annealing, processing electrical insulation coating unit is not previously known and, therefore, corresponds to the category of "novelty" and "inventive step".

Для осуществления изобретения сталь с содержанием, мас. углерод не более 0,07; марганец 0,15 0,24, кремний 2,8 3,5; фосфор не более 0,015; сера не более 0,005; хром не более 0,05; никель не более 0,09; медь 0,4 0,6; алюминий 0,017 0,030; азот по неравенству 0,015 мас. ≅[N мас. + (3/8)A1 мас. ≅0,017 мас. титан по неравенству 0,012 мас. ≅[Ti мас. + (3/8)A1 мас. ≅0,014 мас. подвергают горячей прокатке, после травления и первой холодной прокатки на промежуточную толщину обезуглероживающему отжигу, второй холодной прокатке на конечную толщину 0,17 0,27 мм с обжатием 64 74% нанесению покрытия Mg(OH)₂, отжигу в рулонах на магнитные свойства при температуре 1000 1150^oC и обработке в агрегате электроизоляционного покрытия.For carrying out the invention, steel with a content, wt. carbon no more than 0.07; manganese 0.15 0.24; silicon 2.8 3.5; phosphorus no more than 0.015; sulfur not more than 0.005; chrome no more than 0.05; nickel no more than 0.09; copper 0.4 0.6; aluminum 0.017 0.030; nitrogen by inequality 0.015 wt. ≅ [N wt. + (3/8) A1 wt. ≅ 0.017 wt. titanium by inequality 0.012 wt. ≅ [Ti wt. + (3/8) A1 wt. ≅ 0.014 wt. subjected to hot rolling, after etching and the first cold rolling to an intermediate thickness with decarburization annealing, the second cold rolling to a final thickness of 0.17 0.27 mm with 64 74% compression coating Mg (OH) ₂ , annealing in rolls on magnetic properties at temperature 1000 1150 ^o C and processing in the unit of electrical insulation coating.

Ниже даны примеры выполнения изобретения в объеме предмета изобретения. The following are examples of the invention in the scope of the subject invention.

Для экспериментальной проверки была использована сталь, химический состав которой соответствовал формуле изобретения с содержанием, мас. углерод 0,029 0,033; марганец 0,19 0,21; кремний 3,02 3,06; фосфор 0,008 0,011; сера 0,003 0,004; хром 0,03 0,04; никель 0,04 0,06; медь 0,50 0,53; алюминий 0,017, 0,023 и 0,030, азот по соотношению 0,015 мас. ≅[N мас. + (3/8)A1 мас. ≅0,017 мас. что при содержании алюминия 0,017, и 0,023 и 0,030 мас. соответствовало содержанию азота 0,009 0,011; 0,007 0,009 и 0,004 0,006 мас. титан по соотношению 0,012 мас. ≅[Ti мас. + (3/8)Al мас. ≅0,014 мас. что при содержании алюминия 0,017, 0,023 и 0,030 мас. соответствовало содержанию титана 0,006 0,008; 0,003 0,005 и 0,001 0,003 мас.(пл. N1 18 и 25 33 табл.1). Для сравнения сталь, химический состав которой не соответствовал формуле изобретения (пл. N19 24 и 34 40, табл.1). For experimental verification, steel was used, the chemical composition of which corresponded to the claims with a content, wt. carbon 0.029 0.033; manganese 0.19 0.21; silicon 3.02 3.06; phosphorus 0.008 0.011; sulfur 0.003 0.004; chrome 0.03 0.04; nickel 0.04 0.06; copper 0.50 0.53; aluminum 0.017, 0.023 and 0.030, nitrogen in a ratio of 0.015 wt. ≅ [N wt. + (3/8) A1 wt. ≅ 0.017 wt. that when the aluminum content of 0.017, and 0.023 and 0.030 wt. corresponded to a nitrogen content of 0.009 0.011; 0.007 0.009 and 0.004 0.006 wt. titanium in the ratio of 0.012 wt. ≅ [Ti wt. + (3/8) Al wt. ≅ 0.014 wt. that when the aluminum content of 0.017, 0.023 and 0.030 wt. corresponded to a titanium content of 0.006 to 0.008; 0.003 0.005 and 0.001 0.003 wt. (Pl. N1 18 and 25 33 of Table 1). For comparison, steel, the chemical composition of which did not correspond to the claims (pl. N19 24 and 34 40, table 1).

Горячекатаные полосы толщиной 2,5 мм после травления окалины были прокатаны на промежуточную толщину, обезуглерожены при температуре 800 - 820^oC до содержания углерода в металле не более 0,004 мас. затем, при второй холодной прокатке с обжатием 69% были прокатаны на конечную толщину 0,27 мм. Холоднокатаные полосы с нанесенным термостойким покрытием были отожжены в атмосфере электролитического водорода при температуре 1150^oC в течение 30 ч.Hot rolled strips 2.5 mm thick after etching of the scale were rolled to an intermediate thickness, decarburized at a temperature of 800 - 820 ^o C to a carbon content in the metal of not more than 0.004 wt. then, during the second cold rolling with compression, 69% were rolled to a final thickness of 0.27 mm. Cold-rolled strips with a heat-resistant coating were annealed in an atmosphere of electrolytic hydrogen at a temperature of 1150 ^o C for 30 hours

Магнитные свойства проката после нанесения электроизоляционного покрытия и выпрямляющего отжига, изготовленного из стали с содержанием элементов в пределах формулы изобретения и с отклонениями от него, представлены в табл. 2. The magnetic properties of rolled products after applying an insulating coating and rectifying annealing made of steel with the content of elements within the claims and with deviations from it are presented in table. 2.

Отмечено, что при массовой доле элементов в стали, находящихся в пределах формулы изобретения, прокат имеет высокий уровень магнитных свойств (примеры N 1 27, табл. 2). Причем, при содержании алюминия 0,023 мас. значения удельных потерь P_1,7/50 минимальные и составляют 1,05 1,12 Вт/кг, а магнитной индукции В₁₀₀ и В₈₀₀ максимальные и составляют соответственно 1,74 и 1,88 Тл (примеры N10 18, табл. 2). При снижении массовой доли алюминия до 0,017% (примеры N1 9, табл. 2) или повышении до 0,030% (примеры N19 27, табл. 2) удельные потери Р_1,7/50 возрастают на 0,02 0,03 Вт/кг, а магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ уменьшается на 0,01 Тл. При одинаковом содержании алюминия и средних значениях массовых долей в стали азота и титана, определяемым соответственно по неравенствам 0,015 мас. ≅[N мас. + (3/8)Al мас.≅0,017 мас. и 0,012 мас. ≅[Ti мас. + (3/8)Al мас.≅0,014 мас. прокат имеет наиболее высокий уровень магнитных свойств (примеры N 5, 14 и 23, табл. 2): удельные потери Р_1,7/50 составляют 1,07 1,11 Вт/кг, а магнитная продукция В₁₀₀ и В₈₀₀ соответственно 1,73 1,74 и 1,87 1,88 Тл. При уменьшении или увеличении азота и титана до предельных (минимальных и максимальных) содержаний в стали, определяемых по предполагаемому изобретению, удельные потери Р_1,5/50 возрастают на 0,01 0,05 Вт/кг, а магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ снижается на 0,01 Тл (примеры N1 27, табл. 2).It is noted that with a mass fraction of elements in steel that are within the scope of the claims, rolled products have a high level of magnetic properties (examples N 1 27, table. 2). Moreover, with an aluminum content of 0.023 wt. values of specific losses P _{1.7 / 50 are} minimal and amount to 1.05 1.12 W / kg, and magnetic induction B ₁₀₀ and B _{800 are} maximum and are respectively 1.74 and 1.88 T (examples N10 18, table. 2 ) When reducing the mass fraction of aluminum to 0.017% (examples N1 9, table. 2) or increasing to 0.030% (examples N19 27, table. 2), specific losses P _{1.7 / 50} increase by 0.02 0.03 W / kg , and the magnetic induction B ₁₀₀ and B _{800 is} reduced by 0.01 T. With the same aluminum content and average values of mass fractions in the steel of nitrogen and titanium, respectively determined by the inequalities of 0.015 wt. ≅ [N wt. + (3/8) Al wt. ≅ 0.017 wt. and 0.012 wt. ≅ [Ti wt. + (3/8) Al wt. ≅ 0.014 wt. rolled products have the highest level of magnetic properties (examples N 5, 14 and 23, table. 2): specific losses P _{1.7 / 50} are 1.07 1.11 W / kg, and magnetic products B ₁₀₀ and B _800, respectively 1 , 73 1.74 and 1.87 1.88 T. With a decrease or increase in nitrogen and titanium to the limiting (minimum and maximum) contents in steel, determined according to the proposed invention, the specific losses P _{1.5 / 50} increase by 0.01 0.05 W / kg, and the magnetic induction B ₁₀₀ and B ₈₀₀ is reduced by 0.01 T (examples N1 27, table. 2).

При уменьшении или увеличении в стали содержания азота и титана ниже минимальных или выше максимальных (пл. N19 24, табл. 1) значений, установленным предполагаемым изобретением, уровень магнитных свойств снижается: удельные потери Р_1,7/50 возрастают на 0,03 0,09 Вт/кг, а магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ уменьшается на 0,02 0,03 Тл (примеры N28 33, табл. 2).With a decrease or increase in the content of nitrogen and titanium in steel below the minimum or higher than the maximum (pl. N19 24, Table 1) values established by the proposed invention, the level of magnetic properties decreases: the specific loss P _{1.7 / 50} increases by 0.03 0 , 09 W / kg, and the magnetic induction of B ₁₀₀ and B ₈₀₀ decreases by 0.02 0.03 T (examples N28 33, table. 2).

При содержании в стали алюминия менее 0,017% (пл. N 34, 35, табл. 1) или более 0,030% (пл. N 36, 37, табл. 1) электромагнитные свойства ухудшаются: удельные потери Р_1,7/50 возрастают на 0,09 0,18 Вт/кг и равны 12,26 - 1,31 Вт/кг, магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ уменьшается на 0,03 - 0,05 Тл и составляет соответственно 1,68 1,70 и 1,84 1,85 Тл (примеры N34 37, табл. 2).When the aluminum content in the steel is less than 0.017% (pl. N 34, 35, table. 1) or more than 0.030% (pl. N 36, 37, table. 1), the electromagnetic properties deteriorate: the specific losses P _{1.7 / 50} increase by 0.09 0.18 W / kg and are 12.26 - 1.31 W / kg, magnetic induction B ₁₀₀ and B ₈₀₀ decreases by 0.03 - 0.05 T and is respectively 1.68 1.70 and 1 84 1.85 T (Examples N34 37, Table 2).

При увеличении в стали массовой доли фосфора (пл. N 38, табл. 1) до значений более 0,015% электромагнитные свойства не изменяются (примеры N38 и 14, табл. 2) и имеют высокий уровень: удельные потери Р_1,7/50, магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ равны соответственно 1,07 Вт/кг и 1,74 и 1,88 Тл. Однако из-за низкой пластичности и хрупкости при комнатной температуре, проведение холодных прокаток было затруднено.With an increase in the mass fraction of phosphorus in steel (pl. N 38, table 1) to values greater than 0.015%, the electromagnetic properties do not change (examples N38 and 14, table 2) and have a high level: specific losses P _{1.7 / 50} , magnetic induction B ₁₀₀ and B ₈₀₀ are equal to 1.07 W / kg and 1.74 and 1.88 T, respectively. However, due to the low ductility and brittleness at room temperature, cold rolling was difficult.

При увеличении в стали хрома и никеля до значений, соответственно, более 0,05 и 0,09 мас. (пл. N39, 40, табл. 1) электромагнитные свойства ухудшаются: удельные потери повышаются на 0,12 0,17 Вт/кг и составляют 1,24 1,27 Вт/кг, магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ снижается на 0,02 0,03 Тл и равны 1,69 1,70 и 1,85 1,86 Тл (примеры N 39, 40, табл. 2).With an increase in steel of chromium and nickel to values, respectively, more than 0.05 and 0.09 wt. (pl. N39, 40, tab. 1) the electromagnetic properties deteriorate: specific losses increase by 0.12 0.17 W / kg and amount to 1.24 1.27 W / kg, magnetic induction B ₁₀₀ and B ₈₀₀ decreases by 0 , 02 0.03 T and equal to 1.69 1.70 and 1.85 1.86 T (examples N 39, 40, table. 2).

Исследование влияния величины обжатия при второй прокатке в пределах формулы изобретения и с отклонениями в пределах формулы изобретения проведено на металле пл. N 13 15 (табл. 1). Установлено, что наиболее высокий уровень электромагнитных свойств имеет прокат толщиной 0,27, 0,23 и 0,17 мм, изготовленный с обжатием при второй холодной прокатке 69% (примеры N43, 48 и 53, табл. 3): удельные потери Р_1,7/50 1,70, 1,02 и 0,93 Вт/кг, магнитную индукцию в₁₀₀ 1,74, 1,74 и 1,73 Тл, В₈₀₀ 1,88, 1,87 и 1,87 Тл соответственно. Измерение степени деформации в пределах 64 - 74% обеспечивает достижение высокого уровня магнитных свойств (примеры N 42, 44, 47, 49, 52 и 54 табл. 3). При дальнейшем снижении обжатия до 59% или повышении до 79% уровень магнитных свойств проката значительно ухудшается, удельные потери увеличиваются на 0,06 0,14 Вт/кг, магнитная индукция В₁₀₀ уменьшается на 0,03 0,05 Тл, В₈₀₀ на 0,02 0,03 Тл (примеры N41, 45, 46, 50, 51 и 55, табл. 3). С повышением конечной толщины более 0,27 мм, или понижением менее 0,17 мм проката, изготовленного с обжатием при второй холодной прокатке 64 74% уровень магнитных свойств ухудшается: магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ составляет соответственно 1,65 1,67 и 1,82 1,84 Тл (примеры N 56 61, табл. 3).The study of the influence of the size of the compression during the second rolling within the claims and with deviations within the claims was carried out on pl. N 13 15 (tab. 1). It was found that the highest level of electromagnetic properties has a thickness of 0.27, 0.23 and 0.17 mm, made with compression during the second cold rolling of 69% (examples N43, 48 and 53, table. 3): specific losses P _{1 ,} 7/50 1.70, 1.02 and 0.93 W / kg, magnetic induction at ₁₀₀ 1.74, 1.74 and 1.73 T, B ₈₀₀ 1.88, 1.87 and 1.87 T respectively. Measurement of the degree of deformation within 64 - 74% ensures the achievement of a high level of magnetic properties (examples N 42, 44, 47, 49, 52 and 54 of table 3). With a further reduction in compression to 59% or an increase to 79%, the level of magnetic properties of rolled products significantly deteriorates, specific losses increase by 0.06 0.14 W / kg, magnetic induction B ₁₀₀ decreases by 0.03 0.05 T, B ₈₀₀ by 0.02 0.03 T (examples N41, 45, 46, 50, 51 and 55, table 3). With an increase in the final thickness of more than 0.27 mm, or a decrease of less than 0.17 mm of rolled products manufactured by compression during the second cold rolling 64 74%, the level of magnetic properties deteriorates: the magnetic induction B ₁₀₀ and B ₈₀₀ is 1.65 1.67 and 1.82 1.84 T (examples N 56 61, table. 3).

По известному способу-прототипу [3] обработку стали с содержанием, мас. углерод 0,035; марганец 0,20; кремний 3,6; сера 0,03; медь 0,5; алюминий 0,029; азот 0,008, произвели по технологической схеме: горячая прокатка на полосу толщиной 2,0 мм, отжиг горячекатаного металла в атмосфере сухого азота при температуре 900^oC в течение 5 мин с охлаждением в атмосфере спокойного воздуха, однократная холодная прокатка на конечную толщину 0,27 и 0,23 мм с обжатием 86 и 88% обезуглероживающий отжиг до содержания углерода в металле 0,004 мас. конечный отжиг холоднокатаного с термостойким покрытием металла при температуре 1150^oC в течение 30 час в атмосфере электрического водорода. Магнитные свойства проката приведены в табл. 4.According to the known method of the prototype [3] the processing of steel with a content, wt. carbon 0.035; manganese 0.20; silicon 3.6; sulfur 0.03; copper 0.5; aluminum 0.029; nitrogen 0.008, produced according to the technological scheme: hot rolling into a strip 2.0 mm thick, annealing hot rolled metal in an atmosphere of dry nitrogen at a temperature of 900 ^o C for 5 min with cooling in an atmosphere of calm air, a single cold rolling to a final thickness of 0.27 and 0.23 mm with a compression of 86 and 88% decarburization annealing to a carbon content in the metal of 0.004 wt. final annealing of cold rolled metal with a heat-resistant coating of metal at a temperature of 1150 ^o C for 30 hours in an atmosphere of electric hydrogen. The magnetic properties of the rental are given in table. 4.

Сравнение магнитных свойств показывает, что металл, изготовленный по известному способу (табл. 4) по сравнению со сталью, обработанной по предполагаемому изобретению (примеры N 42 44 b 47 49, табл. 3) имеет недостаточно высокий уровень магнитных свойств: удельные потери Р_1,7/50 проката толщиной 0,27 и 0,23 мм на 0,09 0,112 Вт/кг больше и равны соответственно 1,22 и 1,17 Вт/кг, магнитная индукция В₁₀₀ и В₈₀₀ на 0,01 0,02 Тл меньше и составляет 1,70 1,71 и 1,85 1,86 Тл.A comparison of magnetic properties shows that the metal manufactured by the known method (table. 4) compared with the steel treated according to the proposed invention (examples N 42 44 b 47 49, table 3) does not have a sufficiently high level of magnetic properties: specific losses P _{1 7/50} rolled products with a thickness of 0.27 and 0.23 mm are 0.09 0.112 W / kg greater and equal to 1.22 and 1.17 W / kg respectively, and the magnetic induction of B ₁₀₀ and B ₈₀₀ is 0.01 0, 02 T is less and amounts to 1.70 1.71 and 1.85 1.86 T.

Источники информации
1. Заявка Франции N 2355082, кл. C 22 C 38/02, C 21 D 3/04, C 21 D 7/00, C 22 C 38/16, C 22 C 38/60, H 01 F 1/04, 1978 г.Sources of information
1. Application of France N 2355082, cl. C 22 C 38/02, C 21 D 3/04, C 21 D 7/00, C 22 C 38/16, C 22 C 38/60, H 01 F 1/04, 1978

2. Патент Японии N 60-148178, кл. C 22 C 38/04, C 21 L 8/12, 1987 г. (Заявка N 62-1021, 1985 г.)
3. Заявка Великабритании N 1428902, кл. C 22 C 38/34, C 21 D 1/78, 1976 г. (НКИ C 7 A, N 4539, 1976 г.)2. Japan Patent N 60-148178, CL C 22 C 38/04, C 21 L 8/12, 1987 (Application N 62-1021, 1985)
3. Application Great Britain N 1428902, cl. C 22 C 38/34, C 21 D 1/78, 1976 (NKI C 7 A, N 4539, 1976)

Claims (1)

1. Сталь кремнистая электротехническая, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, медь, алюминий, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фосфор, хром, никель и титан при следующем соотношении компонентов, мас. 1. Steel silicon electrical, containing carbon, manganese, silicon, sulfur, copper, aluminum, nitrogen and iron, characterized in that it additionally contains phosphorus, chromium, nickel and titanium in the following ratio, wt. Углерод Не более 0,07
Марганец 0,15 0,24
Кремний 2,8 3,5
Фосфор Не более 0,015
Сера Не более 0,005
Хром Не более 0,05
Никель Не более 0,010
Медь 0,4 0,6
Алюминий 0,017 0,030
Азот По неравенству 0,015 ≅ [N + (3/8)Al] ≅ 0,017
Титан По неравенству 0,012 ≅ [Ti + (3/8)Al] ≅ 0,014
Железо Остальное
2. Способ обработки стали кремнистой электротехнической, включающий горячую прокатку, холодную прокатку на конечную толщину, обезуглероживающий отжиг, окончательный высокотемпературный отжиг холоднокатаной полосы, отличающийся тем, что горячекатаную сталь перед окончательным отжигом подвергают двукратной холодной прокатке на конечную толщину 0,17 0,27 мм с обжатием при второй холодной прокатке 64 74% обезуглероживающему отжигу проката в промежуточной толщине, нанесению покрытия Mg(OH)₂, а после окончательного отжига подвергают обработке в агрегате для обработки полос стали с электроизоляционным покрытием.Carbon Not more than 0.07
Manganese 0.15 0.24
Silicon 2.8 3.5
Phosphorus Not more than 0.015
Sulfur Not more than 0.005
Chrome Not more than 0.05
Nickel Not more than 0.010
Copper 0.4 0.6
Aluminum 0.017 0.030
Nitrogen Inequality 0.015 ≅ [N + (3/8) Al] ≅ 0.017
Titanium Inequality 0.012 ≅ [Ti + (3/8) Al] ≅ 0.014
Iron Else
2. A method of processing silicon steel electrotechnical, including hot rolling, cold rolling to a final thickness, decarburizing annealing, final high-temperature annealing of a cold-rolled strip, characterized in that the hot-rolled steel is subjected to double cold rolling to a final thickness of 0.17 0.27 mm before final annealing with a reduction at the second cold rolling of 64 74% in decarburization annealing rolled intermediate thickness, spray coating Mg (OH) _2, and after final annealing is subjected to gregate for processing steel strips with an electrically insulating coating.

Images