Листы изотропной электротехнической стали и способы их изготовления

Реферат

 

Изобретение относится к изготовлению листа изотропной электрической стали, используемого в качестве материала сердечников в электрических машинах и оборудовании, например в электромоторах, генераторах, малых трансформаторах, дросселях и им подобных. Лист изготавливают из изотропной электротехнической стали, содержащей, например, мас. %: углерод - менее 0,02; кремний 1,0-3,5; марганец - менее 1,0; фосфор - менее 0,1; сера - менее 0,01; азот - менее 0,008; алюминий - менее 0,7; никель 0,05-1,0; медь 0,02-0,5; олово и/или сурьма 0,02-0,2 и железо остальное. Кроме того, изобретение включает еще 4 варианта выбора состава стали и 6 вариантов способов изготовления листа в процессе полного или не полного передела, включающего выплавку стального сляба, и различные виды соответствующей термомеханической обработки. Техническим результатом изобретения является повышение магнитных свойств и снижение потерь. 11 с. и 5 з.п. ф-лы, 20 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к листу электротехнической стали, используемому как материал сердечников электрических машин и оборудования, такого, как различные электромоторы, генераторы, малые трансформаторы, балластные дроссели и т. п. и способам изготовления, и более конкретно к листам изотропной электротехнической стали с малыми потерями мощности на перемагничивание и высокой плотностью магнитного потока и магнитной проницаемостью и способам изготовления таковых.

Изделия, изготавливаемые из листов изотропной электротехнической стали для электромашин, в общем случае могут классифицироваться по содержанию кремния. Такие изделия считаются низкокачественными, если содержание кремния менее 1% среднего класса, если содержание кремния 1-2% и высокого класса, если содержание кремния превышает 2% Такая классификация основана на факте, что потери в стали уменьшаются с повышением содержания кремния. Однако плотность магнитного потока и магнитная проницаемость снижается при повышении содержания кремния. Высокие магнитные свойства означают, что потери в стали малы, а плотность магнитного потока и проницаемость высокие. Так как кремний элемент, повышающий твердость стали при холодном деформировании, то он вредно влияет на способность стали к холодной прокатке в процессе изготовления листа или к пробивке при обработке потребителями, поэтому предпочтительнее иметь малое содержание кремния и в то же время по возможности снизить потери. Таким образом, имеется потребность в разработке изотропного стального листа с малым содержанием кремния, малыми потерями и высокой плотностью магнитного потока и магнитной проницаемостью.

Потери в изотропной электротехнической стали для электромашин могут быть в основном разделены на потери на гистерезис и на потери на вихревые токи. Потери на вихревые токи определяются химическим составом стали, толщиной листа, частотой и т.д.

При использовании обычной частоты в 60 Гц потери на гистерезис составляют более 50% Однако потери на вихревые токи могут стать больше потерь на гистерезис в случаях, когда работа ведется на повышенных частотах. Чтобы снизить потери на вихревые токи, можно добавлять химические элементы с высоким удельным сопротивлением, такие как кремний и алюминий, или же нужно уменьшить толщину стального листа. Чтобы снизить потери за счет химического состава, толщины и частоты в одинаковых условиях, необходимо снижать потери на гистерезис. Так как потери на гистерезис обратно пропорциональны размеру зерна, кристаллические зерна сплава должны быть как можно больше. Располагая кристаллографическую плоскость (110) или (200) параллельно поверхности листа, т.е. получая текстуру (110) (U1, V1, W1) или (200) (U2, V2, W2), можно снизить потери, а также улучшить плотность магнитного потока и проницаемость. Магнитные свойства не всегда улучшаются пропорционально росту зерна. Но если компоненты текстуры (110) или (200) хорошо сформированы, и если зерно значительно выращено, магнитные свойства улучшаются.

Когда компоненты текстуры (110) или (200) хорошо развиты, а текстура (111), ухудшающая магнитные свойства, развита слабо или подавлена, то магнитные свойства могут быть улучшены.

В способе выращивания зерна имеется направление подбора компонентов и направление чисто технологии изготовления. Сильно увеличивая выделение тонких фаз, можно легко выращивать зерно в конечном продукте. Хотя очистка стали является хорошим методом в смысле получения выгодной структуры с точки зрения магнитных свойств, можно использовать метод подавления текстуры (111) и т.д. вредной с точки зрения магнитных свойств, посредством добавки специальных элементов, позволяющих управлять структурой.

Изготовление изотропной листовой электротехнической стали осуществляется в процессе полного или неполного передела. Стальной слиток нагревают, прокатывают горячей прокаткой, и прокатанный лист протравливают после отжига. В полном процессе горячекатаный лист протравливают, подвергают холодной прокатке и отжигают. Последующие операции изготовления осуществляют "потребители". По неполному, т.е. половинному процессу, горячекатаный лист протравливают, подвергают холодной прокатке, проводят промежуточный отжиг и затем проводят калибровочную прокатку с очень малым обжатием или дрессировку листов (холодную прокатку с обжатием 3-5%). Последующую обработку, включающую отжиг со снятием напряжений, осуществляют "потребители". В случае полного процесса осуществляют прокатку, включающую первый этап холодной прокатки, второй этап холодной прокатки проводят после промежуточного отжига. Этот метод также подпадает под полный процесс, так как после второй холодной прокатки проводится высокотемпературный отжиг.

Так как изотропный стальной лист, изготовленный по половинному процессу, прошел калибровку или прокатку с отпуском, "потребители" должны производить отжиг со снятием напряжений после обработки у себя. Этот отжиг со снятием напряжений имеет цель вырастить зерно и снять напряжения после обработки.

Что касается изотропных листов электротехнической стали, изготовленных в процессе полного передела, то большее или меньшее количество внутренних напряжений появляется в результате обработки у "потребителя", и эти остаточные напряжения могут быть сняты высокотемпературным отжигом. В результате магнитные свойства при отжиге со снятием напряжений у "потребителя" могут быть улучшены.

Из уровня техники производства неориентированного стального электротехнического листа известен способ улучшения магнитной проницаемости даже при высоких потерях посредством снижения содержания кремния или алюминия в стали, но способ этот находит лишь ограниченное применение вследствие большого расхода электроэнергии на его осуществление. Кроме того, известен способ снижения потерь путем увеличения содержания в стали кремния или алюминия, который обеспечивает низкую плотность магнитного потока и проницаемость. Недостатком этого способа является снижение КПД электрических машин. Заявки на патент Кореи NN 88-017514, 88-017924 и 98-020173 предлагают добавлять такие элементы, как цирконий и бор, в сталь с содержанием сурьмы, но структура и рост кристаллического зерна, полезные для магнитных свойств, в конечном продукте были недостаточными. В заявке на патент Кореи N 91-5867 предлагается метод сматывания в рулон в защитной атмосфере после прокатки с обжатием толщины листа более 15% проводимой в ферритовой фазе при горячей прокатке. По этому способу, однако, без добавления специальных элементов, таких как олово, никель и медь, кристаллическое зерно получилось мелким, а структура недостаточно выгодная для магнитных свойств. Патент США N 4204890 предлагает способ улучшения магнитных свойств посредством развития структуры при непрерывном отжиге или отжиге в контейнере горячекатаного листа, стали, содержащей сурьму. Недостатком этого способа является необходимость максимального снижения содержания серы для обеспечения роста зерна. В патенте Японии N 63-3176276 описана сталь, изготовленная по половинному процессу, содержащая один или более двух элементов из группы, включающей олово, сурьму, никель и медь и добавку марганца в количестве 1-1,5% а также способ изготовления такой стали. В этом способе избыточная добавка марганца приводит к удорожанию. Кроме того, так как марганец является элементом, легко образующим аустенитную фазу, он переходит в аустенитную фазу вплоть до низкой температуры, в связи с чем недостатком этого способа являются слабые магнитные свойства и в частности низкая плотность магнитного потока из-за осуществления горячей прокатки в аустенитной фазе.

Изобретение предлагает изотропный стальной электротехнический лист с превосходными магнитными свойствами и способ изготовления этого листа половинным или полным процессом путем соответствующего выбора системы компонентов в стали.

Изобретение заключается в том, что система исходных компонентов включает добавки одного или двух дополнительных компонентов, олова и сурьмы, вводимых одновременно, помимо добавок меди и никеля к стали, содержащей максимум 3,5% кремния, максимум 0,7% алюминия и менее 1% марганца. Дополнительно к этим элементам могут быть добавлены углерод, кальций или редкоземельные элементы и фосфор. Для улучшения магнитных свойств также полезно присутствие и других примесей, например кислорода, серы и азота в минимальных количествах, однако некоторое количество этих примесей присутствует неизбежно. Если добавить много углерода, то потребуется обезуглероживающий отжиг. Добавка в систему компонентов только одного из элементов, никеля или углерода, в дополнение к одному или обоим элементам, олову или сурьме, не является признаком изобретения. Только когда сплав содержит никель и медь, а также один или оба элемента, олово и сурьму, которые должны добавляться одновременно, - отличительный признак изобретения. Эти элементы создают текстуры, выгодные для улучшения магнитных свойств, например в плоскости (110) и плоскости (200), и в частности обеспечивают хороший рост кристаллических зерен.

Стальной сляб из стали, выплавляемой либо в конвертере, либо в электропечи и т. д. может изготавливаться в процессе непрерывного литья или при черновом блюминге, а затем он подается в нагревательную печь в нагретом или охлажденном состоянии. Стальной слиток, нагретый в нагревательной печи, подвергается горячей прокатке, затем сматывается в рулон и подвергается холодной прокатке после протравливания и выходит в виде отожженного или неотожженного горячекатаного листа. Холоднокатаные листы могут производиться в процессе полного или половинного передела. Полным процессом называется процесс, в котором проводится протравливание горячекатаного листа, затем холодная прокатка в один этап или два этапа и затем проводится окончательный высокотемпературный отжиг. Половинный процесс это процесс, по которому проводятся первая холодная прокатка горячекатаного листа, калибровка или прокатка с отпуском после промежуточного отжига, а отжиг со снятием напряжений должен проводиться "потребителем". Каждый режим обработки из вышеуказанных может изменяться в зависимости от состава стали. Даже, если сталь содержит одинаковое количество добавок, изменение в одном этапе изготовления может изменить последующие этапы процесса изготовления.

В изобретении может проводиться непрерывный отжиг горячекатаного листа или же процесс отжига горячекатаного листа может отсутствовать при управлении составом стали и условиями горячей прокатки, так что чистовая горячая прокатка может проводиться в условиях ферритной фазы. При изготовлении по этому способу можно изготовить изотропный стальной электротехнический лист с малыми потерями и с высокой плотностью магнитного потока и высокой проницаемостью.

Конечно отжиг в контейнерах горячекатаного листа может улучшить магнитные свойства, но степень улучшения магнитных свойств не оправдывает увеличения расходов.

Изобретатель этого процесса провел следующий эксперимент для проверки того, как влияет температура чистовой прокатки на магнитные свойства.

Были проведены высокотемпературные испытания на сжатие стали, изготовленной из слитка, содержащего, мас. углерод 0,003; кремний 0,61; марганец 0,25; фосфор 0,05; сера 0,008; азот 0,004; кислород 0,002; алюминий 0,27; никель 0,09; медь 0,075; олово 0,09; остальное железо и неизбежные примеси. Этот слиток подвергали горячей прокатке, затем были вырезаны цилиндры высотой 13 мм и диаметром 8 мм. Температура при испытании на сжатие поддерживалась 840oC для ферритовой фазы и 930oC для аустенитной фазы.

Были проведены исследования микроструктуры после деформации сжатия при этих температурах, исследование структуры под действием деформации только при охлаждении воздухом. Деформации сжатием проводились при охлаждении со скоростью 10oC в 1 ч от 800oC, при этом после проведения последнего процесса в образце, деформированном при 840oC в ферритовой фазе, в микроструктуре, образовавшейся после деформации, получены удлиненные зерна. Образец, деформированный при 930oC в аустенитной фазе, имел структуру рекристаллизации. Было подтверждено, что в микроструктуре после охлаждения в образце, деформированном при 930oC, зерно почти не выросло, но в случае микроструктуры, деформированной при 840oC, зерно значительно выросло.

Это является результатом того, что происходит динамическая рекристаллизация, так как энергия дефектов упаковки в аустенитной фазе мала и, следовательно, мала объемная остаточная деформация образца, а с другой стороны после деформации в ферритовой фазе сохраняется значительная объемная деформация, так как динамическое восстановление происходит только при высокой энергии дефектов упаковки.

Соответственно величина остаточной деформации в образцах после чистовой прокатки в ферритовой фазе больше, чем для случая аустенитной фазы после чистовой прокатки, и таким образом зерно растет даже при сматывании горячекатаного листа в рулон при высокой температуре или при непрерывном отжиге горячекатаного листа.

По данному изобретению получают размер зерна более 25 мкм при производстве листа по полному процессу и размер зерна более 50 мкм при производстве по половинному процессу, даже при всех изменениях, вызванных разным содержанием кремния.

Магнитные свойства не улучшаются пропорционально размеру зерна, также должна быть сформирована структура, выгодная для магнитных свойств. Стальной сляб описанного выше состава был нагрет до 1230oC, прокатан с уменьшением толщины на 19% соответственно при 840oC и при 930oC при чистовой горячей прокатке, охлаждался со скоростью 15oC в 1 ч от 800oC и затем холодной прокаткой был получен лист толщиной 0,5 мм после протравливания. Высокотемпературный отжиг холоднокатаных листов проводился в атмосфере смеси азота и водорода в течение 2 мин при 960oC.

В результате исследования магнитных свойств листа после проведения высокотемпературного отжига оказалось, что магнитные свойства образца, горячая прокатка которого заканчивалась в ферритовой фазе, были лучше, чем у образца, горячая прокатка которого заканчивалась на аустенитовой фазе.

Также проводились испытания на сжатие при высокой температуре стали состава, мас. углерод 0,002; кремний 2,1; марганец 0,22; фосфор 0,03; сера 0,005; никель 0,12; медь 0,07; олово 0,06; остальное железо и неизбежные примеси. Результат наблюдения микроструктур, образованный после охлаждения, показывает, что фазовое превращение в диапазоне условий изготовления по изобретению не наблюдается вследствие высокого содержания кремния, который образуется в ферритовой фазе. В ферритовой фазе появляется типичное удлиненное зерно. Это показывает, что имеется корреляция между содержанием кремния и температурной зоной чистовой прокатки.

Лист изотропной электротехнической стали, изготовленный в соответствии со способом согласно изобретению, отличается тем, что потери в нем низки даже при относительно низком содержании кремния, а плотность магнитного потока и проницаемость высоки даже при относительно высоком содержании кремния.

В изотропных стальных электротехнических листах согласно изобретению улучшение магнитных свойств определяется тем фактом, что олово, сурьма и т.д. сегрегируются по границам кристаллических зерен, предотвращая внедрение элементов за счет их диффузии внутрь стали, и контролируется формирование кристаллической структуры. Медь образует большие включения с серой и марганцем. Так как медь и никель добавляются одновременно, улучшается сопротивление коррозии при высоких температурах и замедляется рост окалины.

Далее при отжиге растет размер зерен и лучше формируется текстура в плоскости (110) и (200), благоприятная для магнитных свойств, за счет комбинированного воздействия легирующих свойств, за счет комбинированного воздействия легирующих элементов. Это позволяет производить изотропную листовую электротехническую сталь с превосходными магнитными свойствами.

Существует масса способов индикации структурных характеристик стального листа, но согласно данному изобретению структурный коэффициент и параметры структуры определялись по формулам Горта, приведенным ниже, как формулы (1) и (2). Формула (1) определяет структурный коэффициент плоскости (hkl), произвольно выбранный в исследуемом стальном листе, а формула (2) определяет параметр структуры как отношение структурных коэффициентов для плоскостей (200), (100) и (310), благоприятных для магнитных свойств и плоскостей (211), (222) и (321), неблагоприятных для магнитных свойств. В формуле (1) Ihkl обозначает интенсивность текстуры замеряемого пробного образца, IRkl обозначает произвольную интенсивность стандартного пробного образца, а Nhkl обозначает коэффициент умножения. Магнитные свойства улучшаются с увеличением интенсивности текстуры плоскостей (200), (210) и (310) и уменьшением интенсивности текстуры плоскостей (211), (222) и (321). Также магнитные свойства улучшаются с увеличением структурного параметра, и сталь по данному изобретению имеет структурный параметр не ниже 0,2.

где Phkl структурный коэффициент.

где (Tp структурный параметр.

Изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами, содержащему в высоких углерод менее 0,02; кремний 1,0-3,5; марганец менее 1,0; фосфор менее 0,1; сера менее 0,01; азот менее 0,008; алюминий менее 0,7; никель 0,005-1,0; медь 0,02-0,5, при суммарном содержании одного или обоих легирующих элементов: олова и сурьмы 0,02-0,2% остальное железо и неизбежные примеси.

Далее изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с улучшенными магнитными свойствами, содержащему компонент или ряд компонентов, указанных выше, в котором кристаллическое зерно имеет размер более 30 мкм, предпочтительно размер зерна находится в диапазоне 30-200 мкм, и наиболее предпочтительно в диапазоне 60-150 мкм, и структурный параметр, рассчитанный по формуле Горта, превышает величину 0,2, предпочтительно превышает величину 0,5.

Также изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами, содержащему, мас. углерод менее 0,02; кремний менее 1; марганец менее 0,5; фосфор менее 0,15, сера менее 0,01; азот менее 0,008; кислород менее 0,0005; алюминий менее 0,07; никель 0,05-1,0; медь 0,02-0,5, при суммарном содержании одного или обоих легирующих элементов олова и сурьмы 0,02-0,2% остальное железо и другие неизбежные примеси.

Далее изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами, содержащему компонент или ряд компонентов, описанных выше, кристаллическое зерно в котором имеет размер более 20 мкм, предпочтительно размер зерна находится в диапазоне 20-250 мкм, наиболее предпочтительно в диапазоне 40-200 мкм, а структурный параметр, рассчитанный по формуле Горта, превышает 0,2 и предпочтительно превышает величину 0,5.

Также изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами, содержащему, мас. углерод менее 0,02; кремний менее 3,5; марганец менее 0,5; фосфор менее 0,15; сера менее 0,01; азот менее 0,008; алюминий менее 0,7; никель 0,02-1,0; медь 0,02-0,5, при суммарном содержании одного или обоих легирующих элементов олова и сурьмы 0,02-0,2% 0,001-0,02% кальция, и/или 0,00-0,03% редкоземельного элемента (РЗЭ), остальное железо и другие неизбежные примеси.

Далее изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами, содержащему один компонент или ряд компонентов, описанных выше, в котором размер зерна превышает 30 мкм, предпочтительно размер зерна находится в диапазоне 30-250 мкм, наиболее предпочтительно в диапазоне 50-200 мкм, а структурный параметр по формуле Горта превышает 0,2, предпочтительно превышает 0,5.

Также изобретение относится к изотропному стальному электротехническому листу с повышенными магнитными свойствами с составом стали, мас. углерод 0,02-0,06; кремний менее 3,5; марганец менее 0,5; фосфор менее 0,15; сера менее 0,01; азот менее 0,008; алюминий менее 0,7; кислород менее 0,005; никель 0,02-1,0; медь 0,02-0,5, при суммарном содержании одного или обоих легирующих элементов олова и сурьмы 0,02-0,2% остальное железо и другие неизбежные примеси.

Далее изобретение относится к изотропной листовой электротехнической стали с указанным выше составом, в которой размер зерна превышает 20 мкм, предпочтительно находится в диапазоне 20-250 мкм, наиболее предпочтительно - 40-180 мкм и структурный параметр по формуле Горта более 0,3, предпочтительно более 0,5.

Ниже описываются причины ограничения указанными пределами состава стали согласно изобретению. Вышеупомянутый углерод, являясь элементом, позволяющим получить структуру, выгодную с точки зрения магнитных свойств, может содержаться максимум до 0,05% с учетом эффективности обезуглероживания. Однако, чтобы еще более снизить содержание остаточного углерода, предпочтительно, чтобы содержание углерода составляло менее 0,02% (в случае, если содержание углерода в слябе превышает 0,008%) возможен обезуглероживающий отжиг. Для предотвращения магнитного старения за счет остаточного углерода желательно ограничиться содержанием менее 0,003% Упомянутый выше кремний является базовым элементом, определяющим магнитные свойства изотропного листа электротехнической стали, он снижает удельные потери в стали за счет повышения удельного электросопротивления материала. Однако желательно иметь содержание кремния ниже 3,5% так как кремний ухудшает механические свойства при холодной прокатке. В частности, при содержании кремния менее 1,0% улучшаются прокатные свойства, а также плотность магнитного потока и проницаемость.

Упомянутый выше марганец снижает потери в стали за счет увеличения электрического сопротивления материала, но он может выпадать мелкими включениями в виде сульфида марганца за счет соединения с имеющейся в сплаве серой, а это ухудшает магнитные свойства, при этом возникает проблема уменьшения содержания серы для предотвращения этого явления. Учитывая также, что больше мелких включений выпадает при содержании марганца выше 0,1% если температура нагрева становится выше 1200oC, желательно ограничивать содержание марганца на уровне ниже 1,0% и еще лучше на уровне ниже 0,5% Так как фосфор снижает потери на вихревые токи в стали за счет увеличения удельного электросопротивления и улучшает магнитные свойства за счет развития текстуры плоскостей (200) и (110), выгодных для улучшения свойств, его содержание может быть увеличено до 0,15% Но так как фосфор повышает твердость исходного материала, содержание фосфора желательно ограничивать 0,1% чтобы улучшить свойства стали при холодной прокатке.

Сера является неизбежной примесью, и поэтому полезно улучшение для магнитных свойств не допускать повышения ее содержания. Но согласно изобретению можно допустить содержание серы до 0,01% Также согласно изобретению, если даже содержание серы достигнет 0,015% это не повлияет на магнитные свойства при условии, что содержание марганца будет менее 0,5% Даже при максимальном увеличении содержания серы, неблагоприятно влияющей на магнитные свойства до 0,015% зерно легко растет и таким образом магнитные свойства могут улучшены. Это происходит потому, что содержание марганца и медь, добавленная в малом количестве, образуют крупные сернистые включения, а именно Mn / Cu / S. Они являются крупными включениями, образующимися вместо мелких и тонких, в результате чего зерно хорошо растет и образуется структура, благоприятная для магнитных свойств.

Так как алюминий снижает потери в стали за счет увеличения удельного электросопротивления, его добавляют для образования включений, например тонких включений нитрида алюминия или для раскисления стального расплава в процессе варки стали, но в связи с ростом затрат желательно содержание алюминия доводить максимум до 0,7% учитывая степень улучшения магнитных свойств.

Так как азот является примесью, формирующей тонкие включения и ухудшающей магнитные свойства, выгодно, чтобы его было как можно меньше и желательно содержание ограничить максимум 0,008% Кислород является примесью, раскисляемой алюминием, и т.п. но увеличение содержания кислорода в конечном продукте при варке стали увеличивает количество мелких неметаллических включений. Желательно содержание кислорода уменьшить до минимума для улучшения очистки стали и выгодного роста зерен. Плоскость (111) и т. п. неблагоприятна для магнитных свойств и текстуру, связанную с ней, можно ослабить уменьшением содержания кислорода, предпочтительно ограничивая его содержание величиной не более, чем 0,005% Никель мало влияет при его отдельном добавлении, но в комбинации с медью, фосфором и т.п. способствует росту зерна, получению структуры, благоприятной для улучшения магнитных свойств, и таким образом снижает потери в стали за счет увеличения удельного электросопротивления. Но никель дорогой, и поэтому желательно доводить его содержание до 1,0% с учетом степени улучшения магнитных свойств и увеличения расходов. Никель также повышает сопротивление коррозии при высокотемпературном отжиге, и сопротивление коррозии сталей, содержащих фосфор, поэтому желательно, чтобы его содержание составляло не менее 0,02% для улучшения магнитных свойств. Предпочтительным является содержание никеля в пределах 0,05-1,0% Что касается олова или сурьмы, то можно добавлять их вместе или любой из них. Эти элементы добавляют, чтобы регулировать образование зерен в виде элементов сегрегации для подавления текстуры в плоскости (111), неблагоприятной для магнитных свойств, и развития структур, благоприятных для магнитных свойств. Если величина добавок этих элементов меньше 0,02% то их добавление эффекта не дает, а если добавки выше 0,2% то затрудняется холодная прокатка горячекатаного листа. Соответственно желательно ограничить суммарное содержание одного или обоих элементов олова или сурьмы пределами 0,02-0,2% Однако, если медь содержится в количестве менее 0,4% содержание олова или сурьмы можно доводить до 0,3% по отдельности или в комбинации.

Медь увеличивает сопротивление коррозии, снижает потери в стали за счет увеличения удельного сопротивления, формирования крупных фосфористых включений, способствует росту зерна, способствует формированию структур, выгодных для магнитных свойств и быстрого увеличения сопротивления коррозии сталей, содержащих фосфор. И когда медь добавляют одновременно с добавлением никеля, это может замедлить окисление, особенно при высоких температурах. Чтобы не иметь трещин на поверхности горячекатаных листов стали, в которую одновременно добавляют элементы, разделяющие границы зерен типа олова и т.п. максимальное содержание меди должно быть 0,5% при этом магнитные свойства улучшаются, начиная с содержания по меньшей мере 0,02% Соответственно пределы содержания меди нужно установить 0,02-0,5% Однако, в стали, в которой содержание добавок олова или сурьмы составляет более 0,2% по отдельности или вместе качество поверхности горячекатаного листа может быть удовлетворительным и при добавлении меди до 0,4% Кальций или редкоземельные элементы могут добавляться в сталь независимо или в комбинации. Они способствуют росту зерна при черновом обжатии за счет подавления включений, в частности мелкого сульфида марганца и т.п. за счет чего улучшаются магнитные свойства продукта. Что касается редкоземельных элементов, добавление одного из них или более двух с содержанием 0,003-0,03% позволяет подавить формирование структуры поверхности (111), которая ухудшает магнитные свойства, образование центров кристаллизации которой происходит вокруг мелких выпадающих включений.

Далее описывается способ производства изотропного листа электротехнической стали согласно изобретению.

Данное изобретение относится к способу изготовления изотропного листа электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами в процессе полного передела, в котором стальной сляб, содержащий, мас. углерод менее 0,02; кремний 0-3,5; марганец менее 1,0; фосфор менее 0,1; сера менее 0,01; азот менее 0,008; алюминий менее 0,7; никель 0,05-1,0; медь 0,02-0,5, при содержании в сумме одного или обоих легирующих элементов олова и сурьмы - 0,02-0,2% остальное железо и неизбежные примеси, подвергают горячей прокатке, проводят отжиг горячекатаного листа, протравливают, проводят холодную прокатку первого порядка или холодную прокатку второго порядка, высокотемпературный отжиг холоднокатаного листа и отжиг со снятием напряжений.

После того, как стальной сляб с указанным составом помещают в нагревательную печь перед горячей прокаткой, его нагревают и подвергают горячей прокатке, при этом желательно свернуть его в рулон при температуре выше 600oC. Сляб можно нагревать до 1250oC.

Горячекатаный лист после прокатки, описанной выше, подвергают отжигу, причем можно проводить непрерывный отжиг при 700-1100oC в течение 10 с - 20 мин или же проводить отжиг в контейнере при 600-1000oC в течение 30 мин 10 ч. Так как зерно недостаточно вырастает при непрерывном отжиге за время менее 10 с, то магнитные свойства ухудшаются. Если время отжига превышает 20 мин, то слишком надолго занимается оборудование. В результате желательно непрерывный отжиг вести в течение интервала 10 с 20 мин.

Для случая вышеописанного отжига в контейнере эффект отжига мал, если время отжига менее 30 мин, а производительность падает, если отжиг длится более 10 ч. В результате время отжига в ящике ограничивается интервалом 30 мин 10 ч.

Горячекатаный лист, прошедший непрерывный отжиг или отжиг в контейнере, подвергают протравливанию обычным способом, холоднокатаный за один этап, или холоднокатаный первого порядка лист подвергают промежуточному отжигу, при холодной прокатке второго порядка в случае двухэтапной холодной прокатки проводят высокотемпературный отжиг.

Этот высокотемпературный отжиг проводят в непрерывном режиме в диапазоне температур 700-1100oC в течение времени менее 10 мин, и при этом желательно проводить отжиг в стопроцентной атмосфере азота или в смеси азота с водородом.

Если содержание углерода в холоднокатаном листе превышает 0,008% перед высокотемпературным отжигом можно провести обезуглероживание в смешанной атмосфере азота и водорода в течение интервала менее 10 мин, причем точка росы атмосферы должна быть в пределах 20-70oC. Если содержание углерода более 0,003% то, по желанию "потребителя", термообработка может проводиться "потребителем" в обезуглероживающей атмосфере в ходе отжига со снятием напряжений. Изоляционное покрытие может наносится после высокотемпературного отжига этого холоднокатаного листа, а "потребитель" может провести воронящую термообработку для продукта без изоляционного покрытия.

Желательно управлять условиями процесса изготовления так, чтобы размер зерна в изотропном электротехническом стальном листе, изготовленном предлагаемым способом, составлял 30 мкм, предпочтительно 30-200 мкм и наиболее предпочтительно 60-150 мкм и структурный параметр, рассчитанный по формуле Горта был бы более 0,2, предпочтительно более 0,5.

Далее данное изобретение относится к способу изготовления изотропного листа электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами в процессе половинного передела, в котором сляб стали, содержащей, мас. углерод менее 0,02; кремний менее 1,0; марганец менее 0,5; фосфор менее 0,15; сера менее 0,01; азот менее 0,008; кислород менее 0,005; алюминий менее 0,7; никель 0,05-1,0; медь 0,02-0,5, при содержании одного или обоих легирующих элементов олова и сурьмы 0,02-0,2% остаток железо и неизбежные примеси, подвергают горячей прокатке, отжигают горячекатаный лист, подвергают его протравливанию, затем холодной прокатке, промежуточному отжигу, затем калибруют и отжигают и по полному процессу, по которому стальной сляб с указанным выше составом подвергают горячей прокатке, горячекатаный лист отжигают, затем протравливают, подвергают холодной прокатке и отжигают.

После загрузки стального сляба описанного выше состава в нагревательную печь для горячей прокатки его нагревают и подвергают горячей прокатке, затем его желательно свернуть в рулон при температуре, превышающей 600oC.

Сляб может нагреваться до 1300oC.

После проведения горячей прокатки конечная температура чистовой прокатки превышает 750oC, но находится ниже точки Ar1, в ферритной фазе. В то же время плотность магнитного потока и проницаемость продукта плохие, если конечная температура чистовой прокатки выше точки Ar1, а при снижении температуры ниже 750oC нагрузка на сжатие при прокатке становится чрезмерной.

Горячекатаный лист далее может отжигаться непрерывным процессом или в контейнере. При непрерывном отжиге желательно проводить отжиг при температуре в диапазоне 700-1000oC в течение интервала от 10 с до 20 м. Отжиг в контейнере ведут при температурах в диапазоне 600-950oC в течение интервала от 30 мин 10 ч.

Зерно недостаточно нарастает, если непрерывный отжиг ведут в течение менее 10 с или температура отжига ниже 750oC, магнитные свойства ухудшаются, если отжиг ведут при температуре выше 1000oC, и производительность снижается, если время отжига превышает 20 мин. В результате желательно ограничить температуру непрерывного отжига диапазоном 700-1000oC, а время отжига интервалом от 10 с до 20 мин.

Если температура при отжиге в контейнере ниже 600oC, а время отжига менее 30 мин, зерно недостаточно нарастает и таким образом отжиг не дает эффекта. Если температура отжига выше 950oC, ухудшаются магнитные свойства. Также, если время отжига превышает 10 ч, процесс становится неэкономичным. В результате приходится ограничивать температуру отжига диапазоном 600-950oC, а время отжига диапазоном 30 мин 10 ч. Атмосфера при отжиге должна быть неокисляющей. Горячекатаный лист после отжига протравливается в растворе соляной кислоты и затем подвергается холодной прокатке.

В случае производства изотропного листа электротехнической стали в процессе полного передела холоднокатаное полотно отжигают при высокой температуре в интервале 700-1050oC в течение менее 10 мин. "Потребители" могут проводить отжиг со снятием напряжений после своей обработки, если необходимо, а при высоком содержании углерода может производиться обезуглероживающий отжиг. Эта операция может проводиться обычным образом в смешанной атмосфере водорода и азота.

Тем временем, в случае производства листа половинным процессом для холоднокатаного листа проводят промежуточный отжиг при 650-950oC в течение менее 5 мин, затем производят калибровочную прокатку с обжатием 2,0-15,0% и релаксационный отжиг для снятия напряжений и роста зерна, который проводит у "потребителей" изготовителей электромашин. Если промежуточно отожженный лист прокатывают с обжатием менее 2% зерно вырастает недостаточно, а если обжатие производят более, чем на 15% зерно становится мельче, и магнитные свойства ухудшаются. В результате желательно ограничить обжатие по толщине при прокатке пределами 2,0-15,0% Изоляционное покрытие может наноситься пере