SU846583A1 - Способ термической обработки холодно-КАТАНОй изОТРОпНОй элЕКТРОТЕХНичЕСКОйСТАли - Google Patents

Description

кр.емни ; до 3% алюмини  подвергают гор чей прокатке с обжати ми более 98%, кислотному травлению} холодной прокатке с обжати ми 64-84% и окончательному отжигу при 600-1200 С в течение 10 с, и более со скоростью нагрева 1,. Дл  обеспечени  I изотропности магнитных йвойств в плоскости листа этот способ преду .усматривает подавление ребровой текст тура за счет высоких обжатий при холодной прокатке и быстрого нагрева при высокотемпературном отжиге. С другой стороны, эти факторы ведут к увеличению удельных потерь в стали |2 . Известен способ изготовлени  холоднокатаной электротехнической стали, по которому с целью уменьшени удельных потерь в сталь, содержащую 0,5-4% кремни , ввод т до 0,04% цери 0,8% алюмини f гор чекатаные полосы отжигают при ЭОО-ЮОО С, трав т, под вергают однократной холодной прокатке на конечную толщину, нормализационному отжигу во влажной водородсодержащей среде при 800-850 С и конечному отжигу в сухом водороде при 800-1050°С. Этот способ позвол ет получать довольно низкие удельные по тери: при содержании 3,03% кремни ; 0,31% алюмини  и 0,013% цери  1,15 ВТ/КГ1 Р,5/5о 2,66 Вт/кг (дл  толщины 0,47 мм) 3. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ термической обработки электро технической стали, в котором дл  получени  изотропных холоднокатаных . листов с содержанием 0,3-0,4%, кремни гор чекатаную полосу подвергают обезуглероживёиощему отжигу, рафинирукщему отжигу при 1020-1300 С в течение О ч,холодной прокатке на ко нечную толщину и окончательному отжи ступен ми при 500-600 0 с вьвдержкой 10-50 ч с последук цим подъемом темпе ратуры до 850-1000с и выдержкой VB т чение 2ч. По этому,способу рафинирующий отжиг способствует глубокому деазотированию и обессериванйю стали (до содержани  0,003% и менее), что в сочетании с высокими обжати ми при холодной прокатке и конечным высокотемпературным отжигом обеспечивает формирование плоскостной кубической текстуЕ и высоких магнитных свойств при срдержании кремни  0,3% Pf/jo №1,91 Вт/кг; ) 4,47 Вт/кг; Т, Т (дл  толщины 0,5.0 мм); Pf/so 0,77 Вт/кг; 2° B2S-oo l/573 Т; - ОД толщи не .0,3 5 мм) Ш Однако дальнейшее улучшение магнитных свойств затруднено присутствием неметаллических включений (гла ньа образом, нитридов, оксидов), растворенных в металле в виде дисперсных фаз . Цель изобретени  - повышение магнитных свойств. Указанна  цель достигаетс  тем, что конечный отжиг ведут в азотном газе при 1010-1 , а затем дополнительно производ т искусственное магнитное старение при IGO-IBO C в течение 70-90 ч на. 86 до 120.% и травление . Повышение температуры окончательного отжига до 1010-1300®С способствует укрупнению структуры, что ведет к снижению удельных потерь. Кроме того, при этих температурах происходит активное растворение примесей. Низкотемпературна  выдержка при 160180°С в течение 70-90 ч способствует выпадению этих примесей в виде дисперсной фазы. В результате этого происходит магнитное старение - ухудшение магнитных свойств, характеризуемое коэффициентом старени  KCT i -5S5---- - х100%, « - удельные потери до старени , Вт/кг; Р удельные потери после старени , Вт/кг. Коэффициент старени   вл етс  показателем количества выделившейс  дисперсной фазы: чем он выше, тем большее количество неметаллических включений выделилось ы виде дисперсной фазы. Как показывают исследовани , концентраци  этой фазы происходит у поверхности полосы. При ее стравливании металл освобождаетс  от неметаллических включений, в результате чего происходит значительное улучшение магнитных свойств: снижаютс  удельные потери, немного повышаетс  магнитна  индукци  при сохранении изотропности, магнитных свойств в плоскости листа. Минимальный коэффициент старени , при котором неметаллические включени  полностью выдел ютс  в виде дисперсной фазы, равен 86%. При более низких его значени х неметаллические включе-, ни  вьщел ютс  неполностью и улучшени  магнитных свойств не наблюдаетс . С другой стороны., при коэффициенте старени , превышающем 120%, выдел етс  избыточное количество дисперсной фазы, котора  не удал етс  при травлении , в.результате чего улучшени  магнитных свойств готовой стали также не происходит. В соответствии с предлагаемым способом выплавку стали провод т в электродуговой , мартеновской печи или кис.лородном конвертере с содержанием до 3,5% кремни , до 0,6% алюмини , до 0,2% фосфора и до 0,121 углерода. После гор чей прокатки на полосу толщиной 1, 5-5,0 мм и травлени  в

сернокислотных или сол нокислотных ваннах провод т обезуглероживание (например, путем черного отжига при ТВО-ВОО С), рафинирующий отжиг при 1020-1300с (в соответствии с известным) и холодную прокатку на толщину 0,1-0,7 мм. Холоднокатаный металл отжигают в азотном газе в проходных (предпочтительнее) или колпаковых печах при 1010-1300 0 с произвольной скоростью нагрева и охлаждени . Выдержка при температуре задани  составл ет 3-10 мин в проходных и 15-20 ч в колпаковых печах. Поле конечного отжига провод т магнитное старение путем отжига в колпаковой печи при leo-ieO C в течение 7090 ч. Металл, подвергнутый старению, трав т в сернокислотных или сол нокислотных ваннах с целью удалени  дисперсной фазы, выделившейс  при старении. Врем , необходимое дл  травлени , зависит от концентрации раствора. При концентрации серной кислоты 250-300 г/л, наиболее типичным дл  сернокислотных ванн, врем  травлени  составл ет 4-6 мин.

Пример 1. Сталь с содержани ем, вес.%: С 0,008; Si 0,1; АС 0,015 N 0,004; S 0,005 после обезуглероживани  путем черного отжига и рафинирующего, отжига подвергают холодной прокатке до толщины О ,50 мм и конечному отжигу в колпаковых печах при 1300С в течение 20 ч. Нагре и охлаждение металла производ т с печью: в качестве защитной среды используют азотный газ состава 96% N и 4% Н. После такого отжига сталь обладает магнитными свойствами: 2,48 Вт/кг; 5,66 Вт/кг; Tf ABjrjoo 0,095 Т. После отжига провод т искусственное магнитное старение стали путем выдержки 70 ч при , после чего магнитные свойства наход тс  на уровне: 6,58 Вт/кг; Р,5-/50 12,45 Вт/кг; 1,605 Т; AB2joo Ofll5 Т, т.е. коэффициент старени  составл ет

. к., ...fcи. .. X 100% 120%

Э , ОО

После травлени  этой полосы в растворе серной кислоты, содержащем 250-300 г/л , сталь обладает следуюи1им уровнем магнитных свойств: Р,. 1,70 ВТ/КГ, 3,98 Вт/кг, B25DO 1/655 Т, АВ2УОО 0,115 Т. По ГОСТ 21427.2-75 дл  высшей марки с алей этого типа (2013) ,5 Вт/к Р-,5-/5-0 Вт/кг, В250о 1гб5 Т,

бО, 13 Т; По известному способу дл  такой стали Pwy/j - 1 92 Вт/кг, 1,513/50 4, 47 Вт/кг/ В25-00 1,644 Т,

, 0,11 Т. Таким образом, маг . нитные свойства стали изготавливаемой по .предлагаемому способу, на 29% лучше гарантируемых ГОСТом

21427.2-75 и на 11% лучше известной

П р и м е р 2. Сталь с содержанием 1,7% кремни  (содержание осталь ных элементов аналогично примеру 1)

зобрабатывают как в предыдущем пример и отжимают при . Полученную таким путем сталь с магнитными свойствами ,89 Вт/кг, Р,5/5о 428 Вт/кг, Bfufocr 1,617 Т, uBgseo- 0,101 т подвергают искусственному

;магнитному старению путем выдержки 80 ч при , после чего удельные

потери составл ют jejcn- f Вт/кг,

.. л f

Т.е. коэффициент старени  равен 103% После удалени  путем травлени  дисперсной фазы, выделившейс  при старении , сталь обладает следующим уровнем магнитных свойств: P SD/SO 1,64 Вт/кг; P g-ifo 3,6 Вт/кг; B2ffoo 1/637 ТЙ325оо 0,083 Т.

Дл  высшей марки сталей такого состава .(2212) по ГОСТ 21427.2-75 Р-//УР 22 Вт/кг; Р Г5-о/50 5,0 Вт/кг; Т; ,13 Т; по известному способу 1,86 Вт/кг Py,5/fo 4,17 Вт/кг; Т; 0,094 Т.

Магнитные свойства стали, изготовленной по предлагаемому сопсобу, на 27% лучше гарантированных ГОСТом и на 12% лучше известной.

П р и м е р 3. Сталь с содержанием 3,5% кремни  и остальных элементов аналогично примеру 1 обрабатывают как в примере 1 и отжигают при . После отжига сталь имеет удельные потери Р оКсг2,92 Вт/кг. ,Эту сталь подвергают магнитному старению путем отжига при в течение 90 ч, после чего ее удельные потери увеличиваютс  до , 43Вт/к т.е. KCT 86%. После удалени  дисперсной фазы путем травлени  полосы (аналогично примеру 1) сталь обладает магнитными свойствами: РуДо 0,97 Вт/кг; ,jr/50 06 Вт/кг; ,628 Т; дВ25оё 0,057 Т, которы на 33% лучше гарантированных ГОСТом 21427.2-75 дл  высшей марки сталей 2412 и на 15% лучше известной.

По ГОСТ 21427.2-75 R/ Вт/кг

IitSoio;i f -°

При изготовлении по известному способу P-iAyo Вт/кг; Рл5/Л7 2,43 Вт/з/г; ,582 Т; ДВ 0,132 Т,

Пример 4 (контрольный). Сталь по составу и обработку, аналогичную примеру 1, подвергают конечному отжигу при 1000 С. После отжига сталь имеет P. 6,81 Вт/кг 1,631 Т; ДВ/500 0,122 Т, а после старени  при в течение 70 ч 12,67 Вт/кг, т.е. коэффициент старени  составл ет 86%. После травлени  полосы по режиму примера 1 магнитные свойства наход тс  на уровне: ,01 Вт/кг; Р-, 6,74 Вт/кг; В25рО 1,637 Г; 0,0118 Т, т.е. не соответствуют ма ке 2013 по ГОСТ 21427.2-75 и хуже стали, изготовленной по известному способу (пример 1). Пример 5 (контрольный). Сталь по составу и обработку, анало гичную примеру 2, после конечного отжига подвергают искусственному магнитному старении при в те чение 60 ч. После этого сталь имеет ,93 Вт/кг, т.е. старение составл ет 62%. После травлени  магни ные свойства наход тс  на уровне ,04 Вт/кг; Вт/кг Ва5С10 1 589 (25-оо 0 122 Т, т.е. хуже, чем дл  стали, изготовленной по известному способу (пример 2). Пример 6 (контрольный). Сталь по составу и обработку, аналогичную примеру 3, подвергают магнитному старению: при в течение 100 ч. Коэффициент старени  пос ле такой обработки составл ет 127%, .а магнитные свойства наход тс  на : уровне 1,36 Вт/кг; 2,96 Вт/кг; В2.тоо 1/568 Т; A% 0,147 Т, т.е. хуже, чем дл  стгКи, изготовленной по известному способу (пример 3), В таблице приведены другие примеры использовани  предлагаемого изобретени . Выплавку металла опытных плавок провод т в электродуговой печи; содержание кремни  варьируют от минимального (0,1%).до среднего ll,7%) .и максимального (3,5%), После гор  чей прокатки металл обезуглероживаю путем черного отжига при 800с, подвергают рафинирующему отжигу по режиму известного j способа и холодной прокатке на толщину 0,50 мм. Дисперсную фазу, выделившуюс  при старении, удалю т травлением в сернокислотных ваннах, содержащих 250300 г серной кислоты на 1 л воды. Врем  нахождени  полосы в травильны ваннах составл ет 4-6 мин. Как видно из приведенных примеров (таблица) магнитные свойства стали, иаротовленной по предлагаемо му способу на 11-15% выше по известному р J, т.е. предлагаемый спо соб позвол ет разрабатывать качественно новые марки электротехническо стали со значительно более высоким уровнем магнитных свойств. Известно, что высокий уровень магнитных свойств обеспечиваетс  при полной рекристаллизациистали. Как показывают исследовани , при данном режиме обработки полна  рекристаллизаци  завершаетс  при температуре отжига и выше. При более низких температурах не весь металл рекристаллизуетс  полностью, в результате чего, например, отжиг при ведет к ухудшениюмагнитных свойств.. Отжиг при температуре выше провести не удалось из-за сваривани  металла. Дл  полной гарантии несвариваемости витков рулонов отжиг по : предлагаемому способу в промышленных услови х рекомендуетс  проводить в интервале температур 1010-1250°С. Как показывают исследовани , дл  обеспечени  высоких свойств стали плотность дисперсной фазы в поверхностных сло х должна находитьс  в пределах Така  концентраци  обеспечиваетс  коэффициентом старени  86-120%. При температурах старени  ниже указанных в формуле изобретени  не все неметаллические включени  выдел ютс  в виде дисперсной фазы и ее плотрость составл ет 10 10 , а коэффициент старени  10-80%. При травлении часть неметаллических включений остаетс  в металле, и магнитные свойства ухудшаютс . Подобные же  влени  наблюдаютс  при снижении времени выдержки старени . Повышение температуры старени  или времени выдержки , наоборот, способствует увеличению плотности дисперсной фазы до коэффициента старени  до 125-200%. Глубина залегани  дисперсной фазы составл ет 0,1-0,2 мм с каждой стороны полосы. При травлении всю дисперсную фазу удалить не удаетс , что. ведет к ухудшению магнитных свойств. Предлагаемый способ не требует дополнительного оборудовани  и может быть реализован в существующих специализированных цехах Ново-Липецкого, Верх-Исетского и Череповецкого металлургических заводов. Народно-хоз йственный экономический эффект за счет улучшени  магнитных свойств составл ет около 1млн.руб в год.

.(Ормула изобретени  Способ термической обработки хог  одиокатаной изотропной электротехнической стали, содержащей до 3,5% кремии , включакиций конечный отжиг, отлич. ающийс  тем, что, с целью повьваени  магнитных свойству отжиг провод т 9 asQTHOM газе при 1010-13оЬ р, а затем дополнительно производ т искусственное магнитное старение при 160-180 0 в течение 70-90 ч и травление.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.патент Японии 48-9767, кл. 10 J 183, 1973.

2.ПатентСША tt 3948691, кл. 148-112,1976.

3.ПатентСША 3960616, кл. 148-111,1976.0 4. Авторское свидетельство СССР 545681, кл. С 21 D 9/46, 1977.

Claims (1)

1. Способ термической обработки холоднокатаной изотропной электротехнической стали, содержащая до 3,5% кремния, включающий конечный отжиг, отличающийся тем, что, с целью повьавения магнитных свойств; отжиг проводят в азотном газе при 1010-1300^, а затем дополнительно' производят искусственное магнитное старение при 160-180*4: в течение 70-90 я и травление.