Способ обработки анизотропной электротехнической стали

Способ обработки анизотропной электротехнической стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химической обработке поверхности металлов, и может быть использовано при производстве анизотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрических машин и аппаратов. Цель изобретения - повышение штампуемости стали и увеличения диэлектрических свойств покрытия. Способ обработки включает нанесение на поверхность стали магнийсодержащей водной суспензии, содержащей, г/л: CAO - 60,0 - 100,0

MGO 2,6 - 20,0, тальк 18,6 - 24,0, воду - остальное, а после высокотемпературного отжига при 1150°С в течение 30 ч нанесение фосфатирующего состава, содержащего, г/л: поливиниловый спирт 70,0 - 120,0, ортофосфорную кислоту 19,3 - 62,1, воду - остальное, с последующей выдержкой при 350 - 600°С в течение 5 - 60 с. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51) 5 С 23 С 22/73, 20/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4408313/23-02 (22) 15.02.88 (46) 23.05.90. Бюл. N 19 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) М.Я.Соколовский, Ю.А.Пименов, N.Á.ÖHðëHH, А.А.Иванов, Л.Х.Певзнер, В.N.Êàâòðåâ, С.Б.Фишман и Е.А.Шалюгин (53) 621.794,62 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- 157587,êë.Ñ 23 С 22/08, 22/78, 1963.

ТИ 188-ХЛ-13-82. Министерство черной металлургии СССР, ПМО "Уралчермет", — Свердловск, 1986. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АНИЗОТРОПНОИ

ЭЛЕКРОТЕХНИЧЕСКИЙ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химической обработке поверхности металлов, и может

Изобретение относится к металлургии, в частности к химической обработке поверхности металлов, и может быть использовано при производстве анизотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрических машин и аппаратов.

Цель изобретения — повышение штампуемости стали и увеличение диэлектрических свойств покрытия.

Пример. Полосу анизотропной электротехнической стали марки

34 13 после холодной прокатки до конечной толщины 0,50 мм передают в агрегат обезуглероживающего отжига, где удаляют углерод и на поверхность

2 быть использовано при производстве анизотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрических машин и аппаратов. Цель изобретения — повышение штампуемости стали и увеличение .диэлектрических свойств покрытия.

Способ обработки включает нанесение на поверхность стали магнийсодержащей водной суспензии, содержащей, г/л:

СаО 60,0-100,0; igO 2,6-20,0; тальк

18,6 — 24,0; вода остальное, а после высокотемпературного отжига при

1150 С в течение 30 ч нанесение фосфатирующего состава, содержащего, г/л: поливинлловый спирт 70,0-120,0 ортофосфорная кислота 19,3-62, 1, вода остальное,с последующей выдержкой при 350-600 С в течение 5-60 с.

2 табл. полосы наносят водную суспензию термоизоляционного покрытия, содержащую, г/л: окись кальция 92,0 окись магния

19,4; тальк 21,0. После сушки термоизоляционногс покрытия полосу, смотанную в рулон, помещают в колпаковую печь и подвергают термообработке при

1070 С в течение 30 ч в атмосфере суо хого водорода. В процессе указанной термообработки на поверхности стали формируется грунтовый слой толщиной

2 мкм, имеющий состав, мас.7:

Окись кальция 70

Окись магния 14

Тальк 16

Затем на поверхность стали с грунтовым слоем указанного состава нано1565919 сят электроllзол1п1ионный Бодный раст в р, содержащий, г/Jl; поливиниловый с 1ирт 89,3, ортофосфорная кислота

47,9 вода остальное. После нанесения

5 указанного электроизоляционного раствора осуществляют его сушку и полимернэацию при 500 С в течение 20 с, В процессе этой термообработки формируется покровный слой покрытия толщиной 2-3 мкм.

Диэлектрические свойства стали с двухслойным покрытием определяют по известной методике. Коэффициент сопротивления составляет 55 Ом-см .

Штампуемость стали определяют в соответствии со стойкостью штампов до образования заусенцев, превышающих: допуск, и составляет 8500 иэделий на один комплект штампового оборудования.

Данные, характеризующие физические свойства электротехнической стали, обработанной по предлагаемому и известному способам, приведены в табл.1 (составы 3-11 — оптимальные).

Из табл.1 видно, что уменьшение

Окиси кальция в составе суспензии ниже 60 г/л уменьшает ее содержание в

Составе грунтового слоя снижает поУ .. 30 ристость грунтового слоя и его толщину. Последнее приводит к сваркам меТалла во время высокотемпературного отжига, а низкая пористость уменьшает штампуемость стали, поскольку не обеспечивается прочность сцепления 35 покровного слоя и его втягивание в зону резания. В результате не обеспечивается хорошей "смазки" в зоне резания и резко возрастает износ штампов. Увеличение окиси кальция в сус- 40 пензии вьш1е 100 г/л приводит к увеличению ее в грунтовом слое, при этом возрастает толщина грунтового слоя и увеличивается износ штампов.

Увеличение количества талька в 45 составе суспензии выше 24,0 г/л увеличивает его содержание в грунтовом слое, ухудшает адгезию первого слоя покрытия к металлической основе и обуславливает его отслоение, Снижение 50 количества талька ниже 18,6 г/л уменьшает его содержание в грунтовом слое, увеличивает твердость покрытия и ухудшает штампуемость.

Увеличение окиси магния в суспен- 55 зии выше 20,0 г/л увеличивает ее содержание в 1рунтовом слое, снижает его пористость и увеличивает твердость, что приводит к повышению износа штампов. Уменьшение окиси магния в суспензии ниже 2,6 г/л снижает ее содержание в грунтовом слое, уме.ньшает адгезию термоизоляционного покрытия и ухудшает дизпектричаские свойства.

Увеличение количества иоливинилового спирта в электроизоляционном покровном слое более 120 г/л приводит к возрастанию его вязкости, что затрудняет его использование в промьш1ленных условиях. Снижение этого ком.1онента ниже 70 г/л вызывает формирование крайне тонкого покрытия с наличием дефектов в виде участков без покровного слоя, вследствие чего снижаются диэлектрические. свойства.

Фосфорная кислота, находящаяся в электроизоляционном составе, оказывает при формировании покровного слоя покрытия ускоряющее влияние на переход пленкообраэующего агента в нерастворимое состояние и позволяет осуществлять эту реакцию при более низких температурах. Кроме того, она способствует повышению диэлектрических свойств покрытия. При содержании ее ниже 19,3 г/л не обеспечивается формирования водостойкого покрытия с дос.таточно высокими диэлектрическими свойствами. При увеличении ее содержания выше 62,1 г/л покрытие становится гигроскопичным, снижаются его диэлектрические свойства и ухудшается товарный вид стали.

Результаты влияния температурных и временных режимов отжига и последующего отпуска согласно предлагаемому и известному способам на физические свойства анизотропной электротехнической стали представлены в табл.? (варианты 10-17 термообработки по предлагаемому способу — неоптимальные) .

Как видно из табл.2, снижение температуры высокотемпературного отжига ниже 1000 С приводит к срыву процессов формирования грунтового слоя, что обуславливает ухудшение. диэлектрических свойств покрытия. Кроме того, при температурах отжига ниже 1000 С не происходит достаточно полной рафинировки стали от вредных примесей и это ухудшает ее магнитные свойства, Увеличение температуры высoKoTpM

0 пературного отжига выше 1150 С приводит к формированию толстого грунтовоI O KO

5 15659 ничества окислов железа и крупных пор.

Это делает невозможным при последующих стадиях обработки получение качественного покровного слоя и обуславливает ухудшение штампуемости. При температуре отжига выше 1150 С также происходят сварки витков отжигаемого рулона между собой, что делает невозможным использование стали по наэначению.

При продолжительности отжига менее

20 ч грунтовый слой характеризуется значительной структурной неоднородностью и незавершенностью процессов его формирования, что приводит к низким диэлектрическим характеристикам. Наличие значительного количества остаточных вредных примесей в структуре стали снижает ее магнитные свойства.

Продолжительность высокотемпературного отжига более 40 ч не оказывает положительного влияния на структуру и свойства грунтового слоя и двухслойного покрытия, но значительно 25 снижает производительность печей высокотемпературного отжига и приводит к сваркам витков отжигаемых рулонов стали.

Термическая обработка покровного слоя при температуре ниже 350 С затрудняет отрыв гидроксильных групп от молекулярных цепей пленкообразующего вещества и замедляет процесс полимериэации. При этом получается покрытие, которое самогидратируется и сно- 35 ва переходит в жидкую фазу, снижая диэлектрические свойства.

Термическая обработка при температуре выше 600 С приводит к деструкции покрытия и его разрушению, тем самым ухудшая его диэлектрические характеристики.

Недостаточная продолжительность термообработки покровного слоя (менее 5 с) препятствует полному удале- 45 нию растворителя (воды) из покровного

19 6 слоя, что обуславливает низкие ди— электрические свойства.

Значительная продолжительность термообработки (более 60 с) приводит к сильному окислению покровного слоя покрытия, ухудшению товарного вида покрытия, к снижению его диэлектрических свойств и штампуемости, а также к снижению производительности агрегатов, где наносится покровный слой и окончательно формируется покрытие.

Таким образом, предлагаемый способ обработки электротехнической стали позволяет повысить штампуемость стали и увеличить диэлектрические свойства покрытия.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Способ обработки анизотропной электротехнической стали, включающий нанесение на ее поверхность магнийсодержащей водной суспензии с последующим высокотемпературным отжигом и нанесение фосфатирующего состава с,последующей термообработкой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения штампуемости стали и увеличения диэлектрических свойств покрытия, на поверхность стали наносят магнийсодержащую водную суспензию, содержащую, г/л:

Сао 60, 0-100,0

I1g0 2,6-20,0

Тальк 18,6-24,0

Вода Остальное высокотемпературный отжиг ведут при температуре 1150 С в течение .30 ч, после чего наносят фосфатирующий состав, содержащий, г/л:

Поливиниловый спирт 7,0-120,0

Ортофосфорная кислота 19ю3-62>!

Вода Остальное с последующей выдержкой при 350600 С в течение 5-60 с.

1565919 л и ц, 1

Т а б!

Среднее !Примечание

Состав суспенэии

Фк г/л

Коэффициент электСостав покровного раствора, г/л

СОстав покрытйя стали число ударов штампа между переточкаТальк

Мео

СаО росопротивН Р04

1!оливиниловы спирт ления, Ом см ми, тыс. к+«

550

10,0

0,3

120

90,3 — 15,4

1,5

3,5

68,0 14,0 18,8

3,0

5,5

0,5

5 0

100,0 38,9

Сварка металла при

КТО

Отслоение

10 покрытия

Гигроскопичное покрытие

68,5 9,2 23,2

70,5

63,5

6,5

98,5 19,9 18,8

77,2 10,/ 19,3

18,1

19,7

118,3

121,5

5,0

8,0

19

Ухудшение техно 1огичности нанесения покрытия

98,5 18,3 ?3,2

4,5

68,7 61,4

Режимы ВТО: температура 1150 С в течение ЗО ч; термообработка поа кровного слоя: 850 С в течение 120 с. кк

Остальное в составах суспензий и растворов — вода.

Состав покровного раствора дополнительно содержит 58 г/л гидроокиси к«к ал кФ 1 и н и я °

«кк«, "" Режим ВТО: температура 1070 С, продолжительность 30 ч, термообработЮ ка покровного слоя раствора; температура 500 С, продолжите11ьность

20 с °

Известный

2

Однослойный

2

Предлагае- ««ФФ

МЬ1й

2

4

6

8

l0

11

12

13

14

16

92,0 19,4 21,0

60,0 19,3 22,4

100,0 10,5 2.1,1

100,0 2,6 22,8

62,0 20,0 18,8

98,8 19,8 18,6

68,0 8,0 24,0

67,0 11,0 22,0

65,0 15,0 20,0

62,0 20,0 18,8

67,0 11 0 22,0

58,0 19,0 23,0

101,6 11,8 20,0

98,6 1,3 23,5

61,3 21,5 18,8

98,3 19,7 17, 1

63,0 13,2 25,4

89,3

95,0

102,4

106,6

101,9

94,2

83,3

70,0

120,0

117,5

71,4

100,0

95,0

78,5

85,9

82,1

79,7

47,9

42,8

35,3

32,3

37,4

41,1 и9,3

57,2

19,8

19,3

62,1

38,9

42,8

55,9

48,5

50,9

54,2

S,5

7,0

8,0

10,0

6,0

6,0

8,0

6 5

7,0

6,0

6,5

4,5

5 0

5,0

4,0

4,5

6,0

1565919

Таблица2

Примечание

Среднее число

Термообработка слоя суспензии

Еоэффициент

Термообработка покровного слоя раствора

Термообработка по способу электросопротивударов шгампа

Пр одолжиТемпеТемпеИродолжительления, Ом. см2 тельность, Ч между переточратура, ОС ратура, оС ность, ч ками, тыс.

850 120

10,0

1,5

1150

500

1200

50 50

40 12

1040

510

3,5

41

500

6,0

30 20

1100

340

1090

8 5

620

3,0

1050

1070

520

9,0

1090

500

30.

На первой стадии обработки используют водную суспензию, содержащую

120 г/л igO. Для формирования покровного слоя покрытия используют водный раствор, содержащий, г/л: ортофосфорная кислота 550, гидроокись алюминия 58.

44На первой стадии обработки используют водную суспензию, содержащую, q/ë: СаО 92,0, NgO 19,4 тальк 21,0. Для формирования покровного слоя покрытия используют водный раствор, содержащий, г/л: полнвиниловый спирт 89,3, ортофосфорная кислота 47,9.

Известный

Предлагаемый""

2

4

6

8

10

950

32

29

28

36

510

8,5

9,0

7,5

8,0

8,0

8 5

8,0

7,5

8,0

4,0

Ухудшение магнитных свойств стали

Сварка металла при ВТО

Ухудшение магнитных свойств стали

Сварка металла при ВТО

Гигроскопичное покрытие

Разрушение покрытия

Гигроскопичное покрытие

Разрушение покрытия