RU2237729C1 - Method of making anisotropic electrical-sheet steel - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; making anisotropic electrical-sheet steels, including silicon with ribbed texture (110) [001].

SUBSTANCE: proposed method includes melting, teeming, hot rolling, repeated cold rolling at intermediate annealing processes, decarbonizing annealing, nitriding, high-temperature and rectifying annealing; section of steel is performed before cold rolling by upsetting to depth h_ups≤h_init-h_fin, where h_init and h_fin are initial and final thicknesses of band, respectively.

EFFECT: improved magnetic properties of steel; increased magnetic induction.

2 cl, 1 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения листовой анизотропной электротехнической стали (АЭС), в том числе кремнистой стали с ребровой текстурой (110) [001].The invention relates to metallurgy and can be used to obtain sheet anisotropic electrical steel (NPP), including silicon steel with a rib texture (110) [001].

К анизотропной электротехнической стали предъявляются следующие основные требования: высокая магнитная проницаемость, минимальные магнитные потери при перемагничивании, высокая магнитная индукция. Эти требования выполняются только при наличии в стали острой ребровой текстуры, которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации, протекающей во время высокотемпературного отжига.The following basic requirements are imposed on anisotropic electrical steel: high magnetic permeability, minimal magnetic losses during magnetization reversal, high magnetic induction. These requirements are met only if there is a sharp rib texture in the steel, which is formed during secondary recrystallization that occurs during high-temperature annealing.

Известны различные способы получения анизотропной электротехнической стали [1-3].There are various methods for producing anisotropic electrical steel [1-3].

В способе [1] добиваются повышения уровня магнитных свойств за счет оптимизации плавочного химического состава, при этом содержание углерода в стали корректируют в зависимости от содержания марганца в пределах 0,30-0,50 маc. %.In the method [1], an increase in the level of magnetic properties is achieved by optimizing the melting chemical composition, while the carbon content in the steel is adjusted depending on the manganese content in the range of 0.30-0.50 wt. %

В способе [2] предлагается легировать сталь при выплавке алюминием до содержания 0,015-0,030%, а при отжиге стали конечной толщины до температур вторичной рекристаллизации производят ее насыщение азотом. При этом происходит формирование частиц фазы-ингибитора AlN. Данный способ стабилизирует процесс вторичной рекристаллизации.In the method [2] it is proposed to alloy steel during aluminum smelting to a content of 0.015-0.030%, and when annealing steel of finite thickness to secondary recrystallization temperatures, it is saturated with nitrogen. In this case, the formation of particles of the phase-inhibitor AlN. This method stabilizes the process of secondary recrystallization.

Способ [3] включает операцию дрессировки полос стали после низкотемпературного отжига. В результате дрессировки отожженных полос происходит увеличение плотности ингибиторной фазы за счет более интенсивного выделения из твердого раствора медьсодержащей фазы и снижение плоскостности полос перед нанесением защитного покрытия, что создает благоприятные предпосылки для протекания вторичной рекристаллизации и получения однородного грунтового слоя в процессе высокотемпературного отжига.Method [3] includes the operation of training steel strips after low-temperature annealing. As a result of training annealed strips, an increase in the density of the inhibitory phase occurs due to a more intense separation of the copper-containing phase from the solid solution and a decrease in the flatness of the strips before applying a protective coating, which creates favorable conditions for secondary recrystallization and a uniform soil layer during high-temperature annealing.

Указанные известные способы позволяют улучшить эксплуатационные свойства АЭС, однако, не создают в АЭС ребровую текстуру достаточной остроты и, таким образом, не обеспечивают максимально возможного повышения уровня магнитных свойств, в том числе - магнитной индукции.These known methods can improve the operational properties of nuclear power plants, however, they do not create a rib texture of sufficient sharpness in nuclear power plants and, thus, do not provide the maximum possible increase in the level of magnetic properties, including magnetic induction.

В качестве прототипа выбран способ производства холоднокатаной АЭС [4], наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и включающий выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. Данный способ обеспечивает протекание вторичной рекристаллизации с образованием крупных зерен, однако, не повышает остроту ребровой текстуры (110)[001] и, следовательно, не приводит к улучшению магнитных свойств АЭС.As a prototype, the method of production of cold-rolled nuclear power plants [4] was chosen, which is closest in technical essence to the proposed one and includes smelting, casting, hot rolling, repeated cold rolling with intermediate annealing, decarburization annealing, nitriding, high-temperature and straightening annealing. This method provides secondary recrystallization with the formation of large grains, however, does not increase the sharpness of the rib texture (110) [001] and, therefore, does not improve the magnetic properties of nuclear power plants.

В основу изобретения положена задача создания способа обработки АЭС, обеспечивающего повышение магнитной индукции в слабых магнитных полях (в частности B₈₀₀) за счет создания в ней острой кристаллографической текстуры (110)[001].The basis of the invention is the creation of a method for processing nuclear power plants, providing increased magnetic induction in weak magnetic fields (in particular B ₈₀₀ ) due to the creation of a sharp crystallographic texture (110) [110].

Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, включающем выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, перед холодной прокаткой стали на конечную толщину проводят деформацию участков стали, например, локальной осадкой, на глубину, определяемую по формуле h_oc≤ h_исх-h_кон, где h_oc - глубина осадки, h_исх - исходная толщина ленты, h_кон - конечная толщина ленты. Причем локальную деформацию осуществляют, например, стальными шариками диаметром не более 10 мм, расположенными на расстоянии не более 250 мм друг от друга.The problem is solved in that in the known method for the production of cold rolled electrical anisotropic steel, including smelting, casting, hot rolling, repeated cold rolling with intermediate annealing, decarburization annealing, nitriding, high temperature and straightening annealing, deformation is carried out at a final thickness before cold rolling of steel steel, for example, by local draft, to a depth determined by the formula h _oc ≤ h _ref -h _kon , where h _oc is the depth of precipitation, h _ref is the original thickness of the tape, h _con - the final thickness of the tape. Moreover, local deformation is carried out, for example, by steel balls with a diameter of not more than 10 mm, located at a distance of not more than 250 mm from each other.

Суть изобретения заключается в следующем. Острота ребровой текстуры определяется ориентированным зарождением и ориентированным ростом зерен. Чем больше в структуре первичной рекристаллизации зерен с идеальной ориентировкой (110)[001], которые становятся зародышами вторичной рекристаллизации, тем острее ребровая текстура в стали. Чем больше в текстуре первичной рекристаллизации компоненты {111}<112>, которая наиболее благоприятна для роста зародышей с идеальной ориентировкой (110)[001], тем острее ребровая текстура в стали. Управление остротой ребровой текстуры представляет собой сложную технологическую задачу, так как на текстуру вторичной рекристаллизации оказывают влияние структурные и текстурные преобразования при всех технологических переделах сквозного цикла производства АЭС.The essence of the invention is as follows. The severity of the rib texture is determined by oriented nucleation and oriented grain growth. The more grains with the ideal orientation (110) [001] in the structure of primary recrystallization that become nuclei of secondary recrystallization, the sharper the rib texture in steel. The larger the {111} <112> component in the primary recrystallization texture, which is most favorable for the growth of nuclei with an ideal orientation of (110) [001], the sharper the rib texture in steel. Controlling the sharpness of the rib texture is a complex technological task, since the texture of secondary recrystallization is influenced by structural and texture transformations at all technological stages of the through cycle of NPP production.

При производстве АЭС по предлагаемому способу локальные объемы металла деформируются по схеме: осадка+растяжение+прокатка, а остальной металл - только прокаткой. В локальных объемах, претерпевших сложную комбинированную деформацию, текстура изменяется, что оказывает влияние на формирование структуры и текстуры при первичной и вторичной рекристаллизации. Зерна вторичной рекристаллизации появляются в первую очередь в местах локальной осадки, расположенных в шахматном порядке, что четко видно на полоске стали после высокотемпературного градиентного нагрева, представленной на чертеже. Ориентировка зерен вторичной рекристаллизации, определенная по фигурам травления, близка к идеальной (110)[001]; разрастаясь, эти зерна и создают острую ребровую текстуру в стали.In the production of nuclear power plants according to the proposed method, local volumes of metal are deformed according to the scheme: draft + tension + rolling, and the rest of the metal only by rolling. In local volumes that underwent complex combined deformation, the texture changes, which affects the formation of structure and texture during primary and secondary recrystallization. Grains of secondary recrystallization appear primarily in the places of local precipitation, arranged in a checkerboard pattern, which is clearly visible on the strip of steel after high-temperature gradient heating, shown in the drawing. The orientation of the secondary recrystallization grains, determined from the etching figures, is close to ideal (110) [001]; growing, these grains create a sharp rib texture in steel.

Параметры, заявленные в формуле, а именно: глубина осадки, не превышающая разницу между исходной и конечной толщиной стали, а также величина диаметра и взаимное расположение деформирующих шариков, являются оптимальными, т.е. необходимыми и достаточными для получения технического результата, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение.The parameters stated in the formula, namely: the depth of settlement, not exceeding the difference between the initial and final thickness of the steel, as well as the diameter and the relative position of the deforming balls, are optimal, i.e. necessary and sufficient to obtain a technical result, the achievement of which the invention is directed.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБАEXAMPLE OF IMPLEMENTATION OF THE METHOD

Выплавка, разливка и горячая прокатка АЭС до толщины 2,5 мм были проведены на Магнитогорском металлургическом комбинате, последующие операции - на “ВИЗ-Сталь” (г. Екатеринбург). Горячекатаную ленту промышленной АЭС толщиной 2,5 мм в холодную прокатывают до толщины 0,7 мм и подвергают отжигу при 850° С 5 мин в атмосфере влажного водорода. Во время отжига протекают процессы обезуглероживания и первичной рекристаллизации. После чего вырезают полоски 0,7× 40× 150 мм, на которых производят локальную деформацию шариками ⌀ 2,5 мм глубиной 0,3 мм на расстоянии 50 мм друг от друга (вариант 1) и ⌀ 5 мм глубиной 0,2 мм на расстоянии 100 мм (вариант 2). Далее проводят холодную прокатку до конечной толщины 0,3 мм, вырезают образцы 0,3× 30× 280 мм и отжигают их при 1150° С (скорость нагрева 30° /час) в азотоводородной смеси. В процессе отжига происходило азотирование стали за счет добавленного в антисварочное покрытие нитрида кремния Si₃N₄. После завершающей обработки проводили измерение магнитных свойств. Результаты измерений приведены в таблице.Smelting, casting and hot rolling of nuclear power plants to a thickness of 2.5 mm were carried out at the Magnitogorsk Iron and Steel Works, and subsequent operations at VIZ-Steel (Yekaterinburg). A hot-rolled strip of an industrial nuclear power plant 2.5 mm thick is cold rolled to a thickness of 0.7 mm and annealed at 850 ° C for 5 min in an atmosphere of moist hydrogen. During annealing, decarburization and primary recrystallization proceed. Then cut strips of 0.7 × 40 × 150 mm, which produce local deformation with balls ⌀ 2.5 mm 0.3 mm deep at a distance of 50 mm from each other (option 1) and ⌀ 5 mm 0.2 mm deep distance of 100 mm (option 2). Next, cold rolling is carried out to a final thickness of 0.3 mm, samples of 0.3 × 30 × 280 mm are cut out and annealed at 1150 ° C (heating rate of 30 ° / hour) in a nitrogen-hydrogen mixture. During annealing, nitriding of steel occurred due to silicon nitride Si ₃ N ₄ added to the anti-welding coating. After the final treatment, the magnetic properties were measured. The measurement results are shown in the table.

Приведенные результаты показывают, что обработка стали согласно предлагаемому способу обеспечивает существенное и стабильное повышение магнитной индукции B₈₀₀ (с 1,87 до 1,92 Тл) за счет повышения остроты текстуры (110)[001].The results show that the processing of steel according to the proposed method provides a significant and stable increase in the magnetic induction of B ₈₀₀ (from 1.87 to 1.92 T) by increasing the sharpness of the texture (110) [001].

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Цырлин М.Б. и др. Анизотропная электротехническая сталь и способ ее получения. RU 2181786 С1, 27.04.2002.1. Tsyrlin M.B. and others. Anisotropic electrical steel and method for its preparation. RU 2181786 C1, 04/27/2002.

2. Франценюк И.В. и др. Способ производства электротехнической стали RU 2024622 С1, 15.12.1994.2. Frantsenyuk I.V. and other Method for the production of electrical steel RU 2024622 C1, 12/15/1994.

3. Мамонов В.Н. и др. Способ производства анизотропной электротехнической стали. RU 2098493 С1, 10.12.1997.3. Mamonov V.N. et al. Method for the production of anisotropic electrical steel. RU 2098493 C1, 12/10/1997.

4. Цырлин М.Б. и др. Способ производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали. RU 2180356 С1, 10.03.2002- прототип.4. Tsyrlin M.B. et al. Method for the production of cold rolled electrical anisotropic steel. RU 2180356 C1, 03/10/2002 - prototype.

Claims (2)

1. Способ производства анизотропной электротехнической стали, включающий выплавку, разливку, горячую прокатку, неоднократную холодную прокатку с промежуточными отжигами, обезуглероживающий отжиг, азотирование, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, отличающийся тем, что перед холодной прокаткой на конечную толщину проводят деформацию участков стали, например, локальной осадкой на глубину, определяемую по формуле1. A method for the production of anisotropic electrical steel, including smelting, casting, hot rolling, repeated cold rolling with intermediate annealing, decarburizing annealing, nitriding, high temperature and straightening annealing, characterized in that before the cold rolling to a final thickness, steel sections are deformed, for example, local draft to a depth determined by the formula h_ос≤ h_исх-h _кон,h _os ≤ h _out -h _con , где h_ос - глубина осадки;where h _OS - the depth of precipitation; h_исх - исходная толщина ленты;h _ref is the initial thickness of the tape; h_кон - конечная толщина ленты.h _con - the final thickness of the tape. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию осуществляют стальными шариками диаметром не более 10 мм, расположенными на расстоянии не более 250 мм друг от друга.2. The method according to claim 1, characterized in that the deformation is carried out by steel balls with a diameter of not more than 10 mm, located at a distance of not more than 250 mm from each other.