CS260188B1

CS260188B1 - Method of cold-rolled isotropic electrotechnical sheets production

Info

Publication number: CS260188B1
Application number: CS871940A
Authority: CS
Inventors: Jan Svantner
Original assignee: Jan Svantner
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS194087A1

Abstract

Riešenie sa týká spósobu výroby izotropných elektrotechnických plechov válcovaných za studená a rieši ich tepelné spracovanie. Ocel' o hmotnostnom zložení 0,02 až 0,04 % uhlíka, 0,1 až 3,3 % kremíka, 0,20 až 0,40 % manganu, 0,003 až 0,0i20 % dusíka, stopy až 0,10 fosforu, stopy až 0,03 % síry, ďalej obsahujúca hliník, ktorý je určený pomerom hliníka ku křemíku, pričom tento poměr je 1:6 až 9, kde ocel sa odlieva do kokíl alebo na zariadení plynulého odlievania do bram, válcuje za tepla a za studená, kontinuálně tepelne spracováva pri teplote &00 až 900 °C po dobu 3 až 5 minút. Podstata riešeniai je v tom, že tepelné spracovanie pozostáva iba z oduhličovacieho ží- hanla.The solution relates to a method of producing isotropic rolled electrotechnical sheets cold and solves their heat treatment. Steel of 0.02 to 0.04% carbon, 0.1-3.3% silicon, 0.20 to 0.40% manganese, 0.003 to 0.020% nitrogen, traces up to 0.10 phosphorus, traces up to 0.03% sulfur, further comprising aluminum which is determined by the ratio aluminum to silicon with this one the ratio is 1: 6 to 9, where the steel is cast into casting or continuous casting equipment slabs, hot and cold rolled, continuously heat treatment at temperature & 00 to 900 ° C for 3 to 5 minutes. The essence of the solution is that the heat treatment consists only of a decarburising Hanly.

Description

Vynález sa týká spQsobu výroby izotropných elektrotechnických plechov válcovaných za studená a rieši ich tepelné spracovanie.The invention relates to a process for the production of cold-rolled isotropic electrical sheets and to their thermal treatment.

V súčasnosti sa vyrábajú ocele pre dynamoplechy o hmotnostnom zložení: 0,01 až 3,3 % kremíka, 0,02 až 0,06 % uhlíka, 0,20 až 0,40 % mangánu, stopy až 0,15 % fosforu, stopy až 0,03 % síry, stopy až 0,6 % hliníka. Pre zabezpečenie požadovaných vlastností sa dynamové plechy válcované za studená v posledných štádiách výroby podrobujú tepelnému spracovanlu. Podía odlišností tepelného spracovania sú známe dva různé sposoby výroby, Pri jednom po oduhličovacom žíhaní následuje rekryštalizačné žíhanle pri teplote 850 až 950 °C, pri druhom sa medzi oduhličovacie a rekryštalizačné žíhanie zaraduje ešte kritická deformácia pásu. Pri každom z nich sa po oduhllčovacom žíhaní používá ešte aj rekryštalizačné žíhanie, čo je vzhladom na teplotu žíhania 850 až 950 °C energeticky a ekonomicky velmi náročné. Jedným z najdůležitejších činitelov vyplývajúcich na magnetické a mechanické vlastnosti elektrotechnických plechov je velkost' feritlckého zrna. Ak je středná velkost zrna v hotovom dynamoplechu menšia ako 0,04 mm, podiel hraníc zrn k objemu kovu je velký a hranice zrn sfažujúce magnetizačné procesy spůsobujú nežiadúce zvýšenie měrných wattových strát. Ak je středná velkost zrna váčšia ako 0,18 mm, znižujú sa pevnostně charakteristiky plechov a znižuje sa aj magnetická indukcia. Nadměrný rast zrna v izotropných plechoch je často spojený aj s tvorbou prednostnej kryštalografickej orientácie — textúry a s anizotropiou magnetických vlastností. Optimálnu velkost zrna je možné dosiahnúť vhodnou kombináciou chemického zloženia ocele a tepelného spracovania. V případe, že sú precipitáty nitridu hliníka vylúčené v disperznej formě o velkosti častíc okolo 30 nanometrov, velmi účinné bránia rastu zrna v priebehu oduhličovacieho žíhania a k tomu, aby bola dosiahnutá optimálna velkost zrna, je potřebné zaradiť ešte rekryštalizačné žíhanie s vyššou žíhacou teplotou, připadne kritlckú deformáciu a rekryštalizačné žíhanie.At present, steels for dynamo-plates with mass composition are produced: 0.01 to 3.3% silicon, 0.02 to 0.06% carbon, 0.20 to 0.40% manganese, traces up to 0.15% phosphorus, traces up to 0.03% sulfur, traces up to 0.6% aluminum. In order to ensure the required properties, the cold rolled dynamo plates are subjected to heat treatment in the last stages of production. According to the differences in heat treatment, two different methods of production are known. One after the decarburization annealing is followed by recrystallization annealing at a temperature of 850 to 950 ° C; In each of them, after dehumidification annealing, recrystallization annealing is also used, which is very energy and economically demanding due to the annealing temperature of 850 to 950 ° C. One of the most important factors for the magnetic and mechanical properties of electrical sheets is the size of the ferrite grain. If the mean grain size in the finished dynamo sheet is less than 0.04 mm, the ratio of grain boundaries to metal volume is large, and the grain boundaries engaging in the magnetization processes cause an undesirable increase in specific watt losses. If the mean grain size is greater than 0.18 mm, the strength characteristics of the sheets decrease and the magnetic induction decreases. Excess grain growth in isotropic sheets is often associated with the formation of a preferred crystallographic orientation - texture and anisotropy of magnetic properties. The optimum grain size can be achieved by a suitable combination of the chemical composition of the steel and the heat treatment. If aluminum nitride precipitates are deposited in a dispersed form having a particle size of about 30 nanometers, they are very effective in preventing grain growth during decarburization annealing and, in order to achieve optimal grain size, it is necessary to include recrystallization annealing with higher annealing temperature. critical deformation and recrystallization annealing.

Výsledkom takého tepelného spracovania plechu s disperznými precipltátml je nadměrná velkost zrna, pretože ďalší rast zrna v priebehu rekryštalizačného žíhania prebieha mechanizmom sekundárnej rekryštalizácie, keď k rastu zrna dochádza náhle, bez možnosti jeho kontroly. Ked sú ale precipitáty nitridu hliníka vylúčené v hrubozrnnej formě, o velkosti prevažne nad 100 nm, ich brzdiaci účinok na rast zrna je menší a k požadovanému rastu zrna dochádza už počas oduhličovacieho žíhania v kontinuálnej linke. Velkost a množstvo preclpitátov nitridu hliníka je možné regulovat změnou chemického zloženia ocele a to hlavně dusíka a hliníka, ale na procesoch brzdenla rastu zrna sa můžu zúčastňovat aj precipitáty a vmestky ďalších prvkov. Nspriaznivý účinok má hlavně uhlík. Ak je v oceli obsiahnuté váčšie množstvo uhlíka ako sa v priebehu oduhličovacieho žíhania stačí odstrániť, vtedy přítomné karbidy brzdia rast zrna a po oduhličovacom žíhaní je štruktúra dynamoplechu velmi jemnozrnná, nevhodná z hlediska požiadaviek na nízké měrné straty. Nedostatočné oduhličenie pásu má za následok aj další nepriaznivý jav — magnetické starnutie. Po určitej době od ukončenia vyrobeného cyklu, závislej na teplote, sa zvyšujú měrné wattové straty v důsledku dodatočného vylučovania karbidov železa z tuhého roztoku. Starnutie dodatečné zhoršujúce magnetické vlastnosti dynamoplechov, zhoršuje a mění aj původně charakteristiky elektrických strojov, s dlhodobým nepriaznivým dopadom na straty elektrickej energie v národnom hospodárstve. Velmi účinným opatřením na zníženie obsahu uhlíka v oceli a tým aj magnetického starnutia je vákuovanie ocele. Je však spojené so zvýšením nákladov na výrobu.Such heat treatment of the sheet with dispersed precalts results in excessive grain size, since further grain growth during recrystallization annealing occurs through a secondary recrystallization mechanism when the grain growth occurs suddenly, without the possibility of its control. However, when aluminum nitride precipitates are precipitated in a coarse-grained form, of a size predominantly above 100 nm, their braking effect on grain growth is less and the desired grain growth already occurs during decarburization annealing in a continuous line. The size and amount of aluminum nitride preclitates can be controlled by changing the chemical composition of the steel, especially nitrogen and aluminum, but precipitates and inclusions of other elements may also be involved in the grain retardation processes. Carbon has a particularly beneficial effect. If more carbon is present in the steel than can be removed during the decarburization annealing, then the carbides present inhibit grain growth and after the decarburization annealing, the dynamo sheet structure is very fine-grained, unsuitable for low specific loss requirements. Insufficient decarburization of the belt results in another adverse phenomenon - magnetic aging. After a certain period of time, depending on the temperature, the specific wattage losses due to the additional elimination of iron carbides from the solid solution increase. Aging, additionally deteriorating the magnetic properties of the dynamo sheets, also worsens and alters originally the characteristics of electric machines, with a long-term adverse impact on the loss of electricity in the national economy. Vacuuming the steel is a very effective measure to reduce the carbon content of the steel and hence magnetic aging. However, it is associated with an increase in production costs.

Uvedené nedostatky odstraňuje spůsob výroby izotropných plechov válcovaných za studená z ocele o hmotnostnom zložení 0,02 až 0,04 % uhlíka, 0,1 až 3,3 % kremíka, 0,20 až 0,40% mangánu, 0,003 až 0,020% dusíka, stopy až 0,10 % fosforu, stopy až 0,03 % síry, ďalej obsahujúca hliník, ktorý je určený pomerom hliníka ku křemíku, pričom tento poměr je 1 : 6 až 9, kde ocel sa spracováva běžným technologickým spůsobom, válcuje za tepla a za studená, kontinuálně tepelne spracováva pri teplote 800 až 900 ~C po dobu 3 až 5 minút. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tepelné spracovanle pozostáva iba z oduhličovacieho žíhania, kedy dochádza k požadovanému rastu zrna ocele.These drawbacks are eliminated by the production of cold-rolled isotropic sheets of steel having a weight composition of 0.02-0.04% carbon, 0.1-3.3% silicon, 0.20-0.40% manganese, 0.003-0.020% nitrogen , traces of up to 0.10% phosphorus, traces of up to 0.03% of sulfur, further containing aluminum, which is determined by the ratio of aluminum to silicon, the ratio being 1: 6 to 9, where the steel is processed in the usual technological way, hot rolled and cold, continuously heat treated at a temperature of 800 to 900 ° C for 3 to 5 minutes. The principle of the invention is that the heat treatment consists solely of decarburization annealing, whereby the desired grain growth of the steel occurs.

Výhodou spůsobu výroby izotropných elektrotechnických plechou válcovaných za studená je, že nitridy hliníka sú vylúčené v hrubozrnnej formo a k požadovanému rastu zrna na velkost cd 0,04 do 0,18 mm dochádza už počas oduhličovacieho žíhania. Hrubozrnné nitridy hliníka sú v oceli přítomné vtedy ak k ich vylučovaniu dochádza už pri vysokých teplotách. K tomu je však potřebné dostatočné množstvo hliníka. Ak je hliníka málo, k precipitácii dochádza pri nižších teplotách a precipitáty sú jemnejšie, nevýhodné z hlediska tvorby požadovanej štruktúry dynamoplechov. Křemík ako feritotvorný prvok posúva teplotu alotropickej premeny k vyšším teplotám a ovplyvňuje precipitáciu nitridu hliníka. Preto je potřebné udržiavať obsahy kremíka a hliníka v stanovenom pomere, vtedy jej štruktúra je optimálna, dostatočne oduhličená a velkost zrna je v požadovanom rozmedzí. To. zaručuje minimálně rozdiely v měrných stratách, magnetickej inS dukcii aj v mechanických vlastnostiach. 0krem toho je vylúčená nadměrná anizotropia magnetických vlastností dynamoplechov, pretože počas tepelného spracovania nedochádza k sekundárnej rekryštalizácii.An advantage of the cold-rolled isotropic electrical sheet process is that aluminum nitrides are eliminated in coarse-grained form and the desired grain growth to a cd size of 0.04 to 0.18 mm already occurs during decarburization annealing. Coarse-grained aluminum nitrides are present in steel when they are already deposited at high temperatures. However, sufficient aluminum is required for this. If the aluminum is low, precipitation occurs at lower temperatures and the precipitates are finer, disadvantageous in terms of forming the desired dynamo sheet structure. Silicon as a ferrite-forming element shifts the allotropic conversion temperature to higher temperatures and affects the precipitation of aluminum nitride. Therefore, it is necessary to maintain the silicon and aluminum contents in a predetermined ratio, at which time its structure is optimal, sufficiently decarburized and the grain size is within the desired range. It. guarantees at least differences in specific losses, magnetic induction and mechanical properties. In addition, excessive anisotropy of the magnetic properties of the dynamo sheets is avoided since secondary recrystallization does not occur during the heat treatment.

Izotropně elektrotechnické plechy vyrobené podlá vynálezu majú optimálnu velkost zrna, rovnoměrné magnetické aj mechanické vlastnosti a vysoké hodnoty magnetickéj indukcie. Zjednodušením tepelného spracovania na oduhličovacíe Žíhanie vznikajň úspory energie aj nákladov spojených s prevádzkou dalšieho žíhacieho zariadenia.The isotropic electrical sheets produced according to the invention have an optimum grain size, uniform magnetic and mechanical properties and high magnetic induction values. By simplifying the heat treatment of the decarburization annealing, energy and cost savings associated with the operation of another annealing equipment are generated.

swith

Příklady spósobu výroby izotropných elektrotechnických plechov podta vynálezu: V príkladoch je porovnaných 5 tavíeb dynamových ocelí vyrobených v kyslíkových konvertoroch, odliatych do bramových kokíl a vyvalcovaných za tepla na pás hrůbky 1,8 mm a za studená na hrubku 0,5 mm s následným kontinuálnym tepelným spracovaním pozostávajúcim z oduhličovacieho žíhania pri teplote 850 °C po dobu 4,0 minuty. Jednotlivé tavby mali následovně chemické zloženie v hmotnostných percentách:Examples of the method of production of isotropic electrical sheets according to the invention: In the examples, 5 melts of dynamo steels produced in oxygen converters, cast into slab molds and hot rolled to a thickness of 1.8 mm and cold to a thickness of 0.5 mm, followed by continuous heat treatment consisting of decarburization annealing at 850 ° C for 4.0 minutes. The individual melts had the following chemical composition in weight percent:

Tavba melt Uhlík carbon Mangán manganese Křemík silicon Hliník aluminum Fosfor phosphorus Síra sulfur Křemík hliník silicon aluminum 1. First 0,04 0.04 0,30 0.30 1,18 1.18 0,188 0,188 0,012 0,012 0,009 0,009 7,0 7.0 2. Second 0,03 0.03 0,28 0.28 1,20 1.20 0,166 0,166 0,015 0,015 0,010 0,010 7,2 7.2 3. Third 0,04 0.04 0,27 0.27 1,15 1.15 0,157 0,157 0,012 0,012 0,011 0,011 7,3 7.3 4. 4th 0,04 0.04 0,25 0.25 1,05 1.05 0,152 0,152 0,022 0,022 0,015 0,015 6,9 6.9 5. 5th 0,03 0.03 0,32 0.32 1,12 1.12 0,160 0,160 0,020 0,020 0,012 0,012 7,0 7.0

Po oduhličovacoro žíhaní boli dosiahnuté nasledujúce magnetické vlastnosti a vel'-Following decarburization annealing, the following magnetic properties and

kost zrna: Tavba bone grain: melt Měrné straty Pl,5 (W/kg) Specific losses P1, 5 (W / kg) Magnetická indukcia 02500 (T) Magnetic induction 02500 (T) Střed, velkost zrna (mm) Center, grain size (mm) 1. First 4,96 4.96 1,63 1.63 0,12 0.12 2. Second 5,04 5.04 1,63 1.63 0,10 0.10 3. Third 5,40 5.40 1,63 1.63 0,08 0.08 4. 4th 5,35 5.35 1,64 1.64 0,09 0.09 5. 5th 5,10 5.10 1,63 1.63 0,11 0.11

Využitie vynálezu je možné u všetkých prevádza konečné tepelné spracovanie v výrobcov Izotropných elektrotechnických kontinuálnych žíhacích linkách, plechov válcovaných za studená, kde saUtilization of the invention is possible for all of them to carry out the final heat treatment in the manufacturers of Isotropic continuous electrical annealing lines, cold rolled sheets, where

Claims

SUBJECT

Process for producing cold-rolled isotropic electrical sheets of steel having a mass composition of 0.02 to 0.04 ° / o carbon, 0.1 to 3.3 ° / o silicon, 0.20 to 0.40 ° / o manganese, 0.003 up to 0.020% nitrogen, traces up to 0.10 phosphorus, traces up to 0.03 sulfur, further containing aluminum, which is determined by the ratio of aluminum to silicon, this ratio being

We claim:

1: 6 to 9, wherein the steel is poured into ingot molds or slabs continuously slabs, hot and cold rolled, continuously processed at a temperature of 800 to 900 ° C for 3 to 5 minutes, characterized in that the thermal processing consists of decarburization annealing only.