RU2779121C1 - Method for production of electrical anisotropic steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to the production of electrical anisotropic steel used for the manufacture of transformer magnetic circuits. The method for production of strips from electrical anisotropic steel includes smelting and casting of steel into slabs, their hot rolling to obtain hot-rolled strips, etching, the first cold rolling, decarburizing-recrystallization annealing, the second cold rolling, degreasing, applying heat-resistant coating, high-temperature annealing, applying an insulating coating and straightening annealing. The second cold rolling is carried out in one pass with controlled cooling of the strips by supplying a coolant-lubricant with a temperature of 45-55°C at a pressure of 0.25-0.60 MPa and a flow rate of 140-200 m³/h with the provision after rolling of the temperature of the strips of 100-200°C.

EFFECT: level of specific magnetic losses is reduced.

1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, используемой для изготовления магнитопроводов электрических машин (силовых и распределительных трансформаторов, шунтирующих реакторов и т.п.).The invention relates to ferrous metallurgy, specifically to the production of cold-rolled anisotropic electrical steel used for the manufacture of magnetic circuits of electrical machines (power and distribution transformers, shunt reactors, etc.).

Характерной особенностью качества такой стали является низкий уровень удельных магнитных потерь и отсутствие дефектов поверхности (электроизоляционного покрытия). Во многом эти характеристики достигаются оптимизацией структуры и текстуры стали, а также состояния поверхности полосы, которые в значительной степени определяются технологическими параметрами второй холодной прокатки.A characteristic feature of the quality of such steel is the low level of specific magnetic losses and the absence of surface defects (electrical insulating coating). In many ways, these characteristics are achieved by optimizing the structure and texture of the steel, as well as the state of the surface of the strip, which are largely determined by the technological parameters of the second cold rolling.

Задача изобретения - снижение уровня удельных магнитных потерь и повышение качества поверхности холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, снижение расхода металла при ее производстве.The objective of the invention is to reduce the level of specific magnetic losses and improve the quality of the surface of cold-rolled electrical anisotropic steel, reducing metal consumption in its production.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является изобретение К по заявке №2002111316/02 от 25.04.2002 г. «Способ производства анизотропной электротехнической тонколистовой стали» (патент №2224030), в котором регламентированы схемы холодной прокатки (количество проходов, степень обжатия и диаметр рабочих валков).The closest to the proposed technical solution in terms of technical essence and the achieved result (prototype) is invention K according to application No. 2002111316/02 dated 04/25/2002 "Method for the production of anisotropic electrical thin sheet steel" (patent No. 2224030), which regulates cold rolling schemes (number of passes, reduction ratio and work roll diameter).

Данный способ имеет ряд недостатков. При холодной прокатке в электротехнической анизотропной стали в холоднокатаной полосе не формируется оптимальная текстура деформации, которая, в свою очередь, приводит к получению текстуры вторичной рекристаллизации (текстуры Госса) с повышенной разориентировкой и высоким уровнем удельных магнитных потерь. Еще одним существенным недостатком данного способа является наличие поверхностных дефектов полосы «пятна загрязнения» (пригар смазки), образование которых обусловлено повышенной температурой полосы при холодной прокатке (более 200°С).This method has a number of disadvantages. During cold rolling in electrical anisotropic steel in a cold-rolled strip, an optimal deformation texture is not formed, which, in turn, leads to a secondary recrystallization texture (Goss texture) with increased misorientation and a high level of specific magnetic losses. Another significant disadvantage of this method is the presence of surface defects of the strip "contamination spots" (grease burn), the formation of which is due to the increased temperature of the strip during cold rolling (more than 200°C).

Задачи, на решение которых направлено предлагаемое техническое решение:The tasks to be solved by the proposed technical solution:

- снижение уровня удельных магнитных потерь;- reduction of the level of specific magnetic losses;

- повышение качества поверхности за счет устранения дефектов «пятна загрязнения» (пригар смазки).- improving the quality of the surface due to the elimination of defects "contamination spots" (grease burn).

При этом также дополнительно достигается получение такого технического результата как снижение расхода металла при производстве готовой продукции.This also additionally achieves such a technical result as a reduction in metal consumption in the production of finished products.

Вышеуказанные недостатки, характерные для прототипа, исключаются тем, что способ производства электротехнической анизотропной стали включает процесс второй холодной прокатки, выполняемой за один проход, с регулируемым охлаждением полосы для получения температуры металла после прокатки в интервале 100÷200°С.The above disadvantages, typical for the prototype, are eliminated by the fact that the method for the production of electrical anisotropic steel includes the process of the second cold rolling, performed in one pass, with controlled cooling of the strip to obtain a metal temperature after rolling in the range of 100÷200°C.

Схема второй холодной прокатки (один или несколько проходов) оказывает непосредственное влияние на формирование текстуры деформации (111) <112>, являющейся матрицей в которой при последующей термической обработке с максимальной скоростью растут зародыши текстуры Госса (110) <001>. Наличие в текстуре деформации ориентировок, отличных от (111) <112>, приводит к снижению скорости или исключению роста зародышей текстуры Госса. Исходя из результатов проведенных исследований, отмечено, что максимально острая требуемая текстура деформации формируется при проведении второй холодной прокатки за один проход, увеличение количества проходов сопровождается ее рассеянием и появлением других ориентировок.The scheme of the second cold rolling (one or several passes) has a direct effect on the formation of the (111) <112> deformation texture, which is the matrix in which, during subsequent heat treatment, the nuclei of the Goss texture (110) <001> grow at a maximum rate. The presence in the deformation texture of orientations other than (111) <112> leads to a decrease in the rate or exclusion of the growth of nuclei of the Goss texture. Based on the results of the studies, it was noted that the most acute required deformation texture is formed during the second cold rolling in one pass, an increase in the number of passes is accompanied by its dispersion and the appearance of other orientations.

Кроме схемы прокатки на формирование текстуры деформации оказывает влияние и температура прокатки. С этим связано установление нижнего предела температуры полосы 100°С. При снижении температуры ниже данного предела отмечается затруднение протекания холодной деформации, приводящее к рассеянию текстуры (111) <112>. Дополнительным негативным моментом является ухудшение прокатываемости стали, которое приводит к обрывам полосы, увеличению расхода металла и прокатных валков.In addition to the rolling scheme, the formation of the deformation texture is also influenced by the rolling temperature. Associated with this is the establishment of the lower temperature limit of the strip 100°C. When the temperature drops below this limit, cold deformation is hindered, leading to scattering of the (111) <112> texture. An additional negative point is the deterioration of the rollability of steel, which leads to strip breaks, an increase in the consumption of metal and rolls.

Верхний предел температуры полосы 200°С установлен, исходя из следующих условий. При увеличении температуры выше этого предела технологическая смазка, имеющаяся на поверхности полосы, полимеризуется, образуя тонкую, не удаляющуюся при химическом обезжиривании пленку. Пленка содержит органические составляющие, которые в процессе последующего высокотемпературного отжига нарушают процесс грунтообразования, приводят к свариванию металла и/или получению дефектов электроизоляционного покрытия. Дополнительным негативным эффектом от высокой температуры является изменение условий трения в очаге деформации, которое может приводить к отслоению поверхности рабочих валков.The upper strip temperature limit of 200° C. is set based on the following conditions. As the temperature rises above this limit, the technological lubricant present on the surface of the strip polymerizes, forming a thin film that cannot be removed during chemical degreasing. The film contains organic components, which, during the subsequent high-temperature annealing, disrupt the process of soil formation, lead to welding of the metal and/or the formation of defects in the electrical insulating coating. An additional negative effect of high temperature is a change in friction conditions in the deformation zone, which can lead to delamination of the surface of the work rolls.

В интервале температур полосы 100÷200°С за счет процесса кипения происходит максимальное удаление с поверхности полосы остатков охлаждающей жидкости, что способствует повышению качества поверхности готовой сталиIn the temperature range of the strip 100÷200°С due to the boiling process, the maximum removal of coolant residues from the surface of the strip occurs, which improves the surface quality of the finished steel.

Пример.Example.

В ПАО «НЛМК» опробовано и реализовано производство электротехнической анизотропной тонколистовой стали по предлагаемому способу. Ниже приведен вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.PJSC "NLMK" tested and implemented the production of electrical anisotropic sheet steel according to the proposed method. The following is an embodiment of the invention, not excluding other variations within the claims.

Выплавляли электротехническую анизотропную сталь в конвертере, разливали ее в слябы и производили горячую прокатку на толщину 2,5 мм. Горячекатаную полосу подвергали травлению, первой холодной прокатке на толщину 0,70 мм (обжатие 72,0%), обезуглероживающе-рекристаллизационному отжигу при температуре 870°С в азотоводородной атмосфере с содержанием водорода 20%, второй холодной прокатке на номинальную толщину 0,30 мм (обжатие 57,1%) за один проход с температурой полосы после прокатки в пределах 110-250°С, химическому обезжириванию, нанесению термостойкого покрытия, высокотемпературному отжигу при температуре 1170°С, нанесению электроизоляционного покрытия и выпрямляющему отжигу при температуре 850°С.Electrical anisotropic steel was smelted in a converter, cast into slabs, and hot rolled to a thickness of 2.5 mm. The hot-rolled strip was subjected to pickling, first cold rolling to a thickness of 0.70 mm (compression 72.0%), decarburization-recrystallization annealing at a temperature of 870°C in a nitric atmosphere with a hydrogen content of 20%, second cold rolling to a nominal thickness of 0.30 mm (reduction 57.1%) in one pass with a strip temperature after rolling in the range of 110-250°C, chemical degreasing, heat-resistant coating, high-temperature annealing at a temperature of 1170°C, electrical insulating coating and straightening annealing at a temperature of 850°C.

При второй холодной прокатке полосы электротехнической анизотропной стали на реверсивном стане 1200 в качестве смазочно-охлаждающей жидкости применялась 3,0-5,0%-ная водная эмульсия на основе эмульсола «Квакерол» фирмы Quaker Chemical.During the second cold rolling of a strip of electrical anisotropic steel on a reversing mill 1200, a 3.0–5.0% aqueous emulsion based on Quakerol emulsol from Quaker Chemical was used as a cutting fluid.

Регулирование температуры полосы после прокатки осуществляли за счет изменения давления подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в пределах 0,25÷0,60 МПа и расхода 140÷200 м³/час. Температуру СОЖ поддерживали в диапазоне от 45 до 55°С.The temperature control of the strip after rolling was carried out by changing the supply pressure of the cutting fluid (coolant) within 0.25÷0.60 MPa and the flow rate of 140÷200 m ³ /h. The temperature of the coolant was maintained in the range from 45 to 55°C.

Результаты реализации предлагаемого изобретения представлены в таблице 1.The results of the implementation of the invention are presented in table 1.

Из анализа данных таблицы 1 можно сделать вывод о повышении качества производимой продукции по предлагаемому способу (по сравнению с известным):From the analysis of the data in Table 1, we can conclude that the quality of products produced by the proposed method has improved (compared to the known one):

- удельные магнитные потери Р_1,7/50 ниже на 0,03-0,06 Вт/кг;- specific magnetic losses Р _1.7/50 lower by 0.03-0.06 W/kg;

- отсутствие дефектов поверхности.- absence of surface defects.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет обеспечить получение запланированного положительного технического эффекта.Thus, the use of the proposed method makes it possible to obtain the planned positive technical effect.

Следовательно, задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.Therefore, the task to be solved by the technical solution is performed, while achieving the above technical result.

Claims (1)

Способ производства полос из электротехнической анизотропной стали, включающий выплавку и разливку стали в слябы, их горячую прокатку с получением горячекатаных полос, травление, первую холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, вторую холодную прокатку, обезжиривание, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, отличающийся тем, что вторую холодную прокатку проводят за один проход с регулируемым охлаждением полос путем подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) с температурой 45-55°С под давлением 0,25-0,60 МПа и с расходом 140-200 м³/ч с обеспечением после прокатки температуры полос 100-200°С.A method for producing strips from anisotropic electrical steel, including melting and casting steel into slabs, their hot rolling to obtain hot-rolled strips, pickling, first cold rolling, decarburizing-recrystallization annealing, second cold rolling, degreasing, application of a heat-resistant coating, high-temperature annealing, application of electrical insulating coating and straightening annealing, characterized in that the second cold rolling is carried out in one pass with controlled cooling of the strips by supplying a cutting fluid (coolant) with a temperature of 45-55°C under a pressure of 0.25-0.60 MPa and with a flow rate of 140 -200 m ³ /h providing after rolling the temperature of the strips 100-200°C.