CZ306147B6 - Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami - Google Patents

Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami Download PDF

Info

Publication number
CZ306147B6
CZ306147B6 CZ2012-28A CZ201228A CZ306147B6 CZ 306147 B6 CZ306147 B6 CZ 306147B6 CZ 201228 A CZ201228 A CZ 201228A CZ 306147 B6 CZ306147 B6 CZ 306147B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
temperature
annealing
cold
rolled
steel
Prior art date
Application number
CZ2012-28A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ201228A3 (cs
Inventor
Yuriy Ivanovich Larin
Mikhail Yurievich Poliakov
Genrikh Avramovich Tseytlin
Original Assignee
Open Joint Stock Company Novolipetsk Steel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Open Joint Stock Company Novolipetsk Steel filed Critical Open Joint Stock Company Novolipetsk Steel
Publication of CZ201228A3 publication Critical patent/CZ201228A3/cs
Publication of CZ306147B6 publication Critical patent/CZ306147B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1233—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1255—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest with diffusion of elements, e.g. decarburising, nitriding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Tento vynález se vztahuje k metalurgii železa. Pro výrobu za studena válcované anizotropní oceli s nízkými magnetickými ztrátami P.sub.1,7/50 .n..<=. 1,0 W/kg a vysokou indukcí B.sub.800 .n..>=. 1,90 T je ocel tavena s následujícím složením: křemík 2,5 až 3,5 % hmotn., 0,004 až 0,013 % hmotn. dusík, 0,010 až 0,040 % hmotn. v kyselině rozpustný hliník; ocel je lita do plátů, následně probíhá válcování za tepla, žíhání pásu, válcování za studena, kontinuální oduhličovací žíhání za studena válcovaného pásu a nitridace, vysokoteplotní žíhání. Pláty o 200 až 270 mm jsou umístěny do ohřívací pece, povrchová teplota je minimálně 450 .degree.C, dochází k ohřevu na 1100 až 1200 .degree.C a válcování. Za tepla válcovaný pás je ohříván na 1070 až 1200 .degree.C s následným ochlazením na 900 až 980 .degree.C, tato teplota se zachová a následně proběhne rychlé ochlazení na 800 až 950 .degree.C rychlostí 20 až 50 .degree.C/s vodou o 35 až 65 .degree.C. Za studena válcovaný pás je kontinuálně žíhán rychlostí 15 až 60 .degree.C/s na 750 až 800 .degree.C, poté je pás oduhličen a nitridován při 750 až 850 .degree.C v hydrodusíkové atmosféře s obsahem čpavku.

Description

Způsob výroby za studená válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami
Oblast techniky
Tento vynález se vztahuje k metalurgii železa a může být využit při výrobě za studená válcované anizotropní elektrotechnické oceli.
Dosavadní stav techniky
Technické řešení, které je nejbližší nárokovanému technickému řešení z hlediska úhrnného důkazního materiálu je „Způsob výroby elektrotechnického plechu s orientovanými zrny s vysokými magnetickými vlastnostmi“, patent RF 2193603, který zahrnoval kontinuální lití oceli, výrobu ocelového plátu, žíhání za vysoké teploty, válcování za tepla, válcování za studená v jedné nebo několika fázích, kontinuální primární rekrystalizační žíhání a žíhání nitridací, nanesení separační vrstvy proti slepování a sekundární rekrystalizační žíhání ve vsázkové peci.
Dle výše uvedeného způsobu je technického výsledku výroby oceli s vysokou magnetickou indukcí dosaženo kontinuálním litím oceli, obsahující v hmotn. %, od 2,5 do 4,5 křemíku, od 0,015 do 0,075, nejlépe od 0,025 do 0,050 uhlíku, od 0,03 do 0,40, nejlépe od 0,05 do 0,20 manganu, méně než 0,012, nejlépe od 0,005 do 0,007 síry, od 0,010 do 0,040, nejlépe 0,02 do 0,035 rozpustného hliníku, od 0,003 do 0,012%, nejlépe od 0,006 do 0,010 dusíku, méně než 0,005, nejlépe méně než 0,003 titanu, zbytek je železo a minimální množství nevyhnutelných nečistot, žíhání plátů při vysoké teplotě se provádí při teplotě od 1200 do 1320 °C, nejlépe od 1270 do 1310 °C, po válcování za teplaje pás ochlazen na teplotu pod 700 °C, nejlépe pod 600 °C, načež následuje rychlý ohřev za tepla válcovaného pásu, nejprve na teplotu od 1000 do 1150 °C, nejlépe od 1060 do 1130 °C, s dalším ochlazení, vyrovnání při teplotě od 800 do 950 °C, od 900 do 950 °C, s dalším ochlazováním, nejlépe ve vodě nebo vodní páře, počínaje od teploty v rozsahu od 700 do 800 °C, primární oduhličovací rekrystalizační žíhání za studená válcovaného pásu se provádí při teplotě od 800 do 950 °C po dobu 50 až 350 s ve vlhké hydrodusíkové atmosféře, s PH 20/PH 2 v rozsahu od 0,3 do 0,7, kontinuální nitridační žíhání se provádí při teplotě od 850 do 1050 °C po dobu 15 až 120 s, zatímco je plyn, založený na hydrodusíkové směsi s obsahem od 1 do 35 standardních litrů NHj najeden kilogram pásu, dodáván do pece, s obsahem vodní páry od 0,5 do 100 g/m3.
Sekundární rekrystalizační žíhání ve fázi finálního zpracování se provádí při teplotě od 700 do 1200 °C po dobu 2 až 10 hodin, nejlépe méně než 4 hodiny.
Kontinuálně lité pláty budou mít následující preferované kontrolované složení: 2,5 % až 3,5 % křemíku hmotn., 0,025 do 0,055 % uhlíku, 0,08 % až 0,15 % manganu, 0,025 % až 0,035 % rozpustného hliníku, 0,006 % až 0,010 % dusíku, 0,006 % až 008 % síry a méně než 0,004 % titanu, zbytek je železo a minimální množství nevyhnutelných nečistot; rychlý ohřev za tepla válcované oceli při 1060 až 1130 °C, za tepla válcovaná ocel se ochladí aje udržována při teplotě 900 až 950 °C, následuje ochlazení ve vodě a vodní páře, počínaje od 700 až 800 °C, přednostně jedna fáze válcování za studená při udržování teploty minimálně 180 °C alespoň po část průchodů; a zvláště, teplota válcování pro dva bezprostředně následující průchody je 200 až 220 °C, teplota oduhličení je nejlépe 830 až 880 °C, zatímco nitridační žíhání je přednostně prováděno při 950 °C nebo více; sekundární rekrystalizační žíhání v konečné fázi se provádí při teplotě ohřevu mezi 700 a 1200 °C po dobu 2 až 10 hodin, nejlépe méně než 4 hodin.
Předchozí stav techniky (RF patent 2193603) má následující nevýhody:
- 1 CZ 306147 B6
- vysoká teplota ohřátí plátu, která vede k intenzivní tvorbě okují, což vyžaduje další čas pro odstavení pece kvůli odstranění okuje, což ovlivňuje výrobní kapacitu válcovny pro válcování za tepla,
- vysoká spotřeba paliva pro ohřev ocelových plátů s orientovanými zrny,
- neregulovaná rychlost chlazení za tepla válcovaného pásu v rozsahu od 1000 až 1150 °C do 800 až 950 °C a rychlost chlazení při ochlazování - to vede k rozšíření strukturálních a texturových parametrů pásu a může to poškodit mechanické vlastnosti za tepla válcované oceli, rozsah poškození při válcování za studená a také hodnoty magnetických vlastností dokončené oceli, - neregulovaná rychlost ohřevu za studená válcovaného pásu před rekrystalizačním oduhličovacím žíháním, což může vést k nestabilnímu počátečnímu období primární rekrystalizace a může být škodlivé pro úroveň magnetických vlastností a kvality povrchu dokončené oceli.
- vysoký průtok čpavku v průběhu nitridačního žíhání.
Anizotropní ocel elektrotechnické kvality, která se používá k výrobě různých magnetických vodičů pro namáhaná elektrická zařízení, musí splňovat následující zásadní požadavky na magnetické vlastnosti: ocel musí být charakterizována vysokou magnetickou propustností a obdobně i vysokou magnetickou indukcí s minimální ztrátou pro změnu magnetizace.
Pro splnění tohoto požadavku musí mít dokončená ocel určité strukturální parametry - dokonalou texturu {110} <001 > a optimální velikost zrn vytvářených v průběhu sekundární rekrystalizace v průběhu žíhání při vysoké teplotě.
Podstata vynálezu
Cílem navrhovaného technického řešení je zlepšení magnetických charakteristik anizotropní elektrotechnické oceli, získání anizotropické oceli s nízkou magnetickou ztrátou pro změnu magnetizace (P| 7/5o<l,O W/kg) a vysoké magnetické indukce (B80q>1,90 T) a také stabilizace a optimalizace technologických procedur.
To zajišťuje takový technický výsledek, jako:
získání anizotropní oceli s nízkou magnetickou ztrátou o alternativní magnetizaci (Pí 7/50—1,0 W/kg) a vysoké magnetické indukci (Β800>1,90 T), vyšší produktivitu válcovny za tepla, větší podíl nejvyšších stupňů, a snížení nákladů na výrobu anizotropní elektrotechnické oceli a získání zisku navíc.
Technického výsledku je dosaženo díky následujícímu: způsob výroby anizotropní elektrotechnické oceli zahrnuje tavení oceli, obsahující 2,5 % až 3,5 % hmotn. křemíku, 0,045 % až 0,065 % uhlíku, 0,03 % až 0,40 % manganu, 0,004 % až 0,013 % dusíku, méně než 0,012 síry, 0,01% až 0,040 % v kyselině rozpustného hliníku, méně než 0,005 % titanu, zbytek: je železo a nevyhnutelné nečistoty; kontinuální lití plátů, ohřívání plátů v ohřívací peci, válcování za tepla, žíhání za tepla válcovaného pásu, válcování za studená, kontinuální rekrystalizační oduhličovací žíhání za studená válcovaných ve vlhké hydrodusíkové atmosféře a nitridace, nanesení tepelně odolné separační vrstvy a vysokoteplotní žíhání pro sekundární rekrystalizaci.
Kontinuální lití plátů se provádí s tloušťkou pásu 200 až 270 mm, pláty se vkládají do ohřívací pece, když je povrchová teplota pásu min. 450 °C, před válcováním za tepla jsou pláty ohřívány na 1100 až 1200 °C a poté dochází k válcování za tepla; výsledný za tepla válcovaný pás je žíhán zahřátím a udržováním teploty na 1070 až 1200 °C a poté je ochlazen na 900 až 980 °C rychlostí 6 až 12 °C/s, udržován při této teplotě a následně rychle ochlazen na 800 až 950 °C rychlostí 20 až 50 °C/s vodou o 35 až 65 °C.
- 7 _
Maximálně 120 hodin po žíhání pásu dochází k válcování za studená v jedné nebo několika fázích.
Kontinuální žíhání za studená válcovaného pásu se provádí při rychlosti ohřevu 16 až 60 °C/s až na 750 až 800 °C, poté je pás udržován při teplotě oduhličení a následně nitridován při 750 až 850 °C v hydrodusíkové atmosféře s obsahem čpavku NH3.
Válcování za studená je prováděno ve dvou etapách. První etapa implikuje válcování za studená s kumulativní redukcí 60 až 80 % a dodatečné tepelné ošetření při 150 až 300 °C, přičemž doba trvání se pohybuje od 3 minut do 20 hodin.
Nitridace nastává ve finální fázi oduhličení nebo po oduhličení při teplotě 770 až 820 °C hydrodusíkové atmosféře s obsahem nad 20 % vodíku, přes 0,5 % oobj. vody s koncentrací čpavku NH3 0,5 až 30 %.
Nitridační atmosféra je získána průchodem hydrodusíkového plynu přes vodný roztok čpavku NH3 s koncentrací 6 % až 25 %, alternativně smícháním plynného čpavku NH3 s hydrodusíkovou atmosférou pece.
Komparativní analýza navrhovaného technického řešení versus jeho prototypu ukazuje, že nárokované technické řešení se liší od současného stavu techniky.
Proto tedy nárokovaná metoda splňuje kritérium vynálezu „novosti“.
Komparativní analýza navrhovaného technického řešení versus další technická řešení mimo jeho prototyp ukazují, že vztah tloušťky plátu, obsahu uhlíku, podmínek ohřívání plátu - teplota povrchu plátu před vložením do ohřívací pece min. 450 °C, teplota ohřevu plátu před válcováním za tepla až 1100 až 1200 °C - umožňují zlepšit elektromagnetické vlastnosti anizotropní oceli, omezit tvorbu okují v průběhu ohřevu plátu v ohřívacích pecích před válcováním za tepla, zlepšit produktivitu válcovny pro válcování za tepla, snížit spotřebu paliva pro ohřev plátu, omezit ztrátu kovu při výrobě oceli.
Režimy za tepla válcovaného pásu, žíhaného při teplotě 1070 až 1200 °C s řízenou rychlostí chlazení z 1070 až 1200 °C na 900 až 980 °C, poté dochází k zachování této teploty a následnému rapidnímu ochlazení z 800 až 950 °C řízenou rychlostí, a to vodou o určité teplotě; kontinuální rekrystalizační oduhličovací žíhání za studená válcovaného pásu ve vlhké hydrodusičné atmosféře a nitridace nejen, že zvyšují podíl nejvyšších tříd v celkovém objemu produkce, ale také snižují náklady na výrobu anizotropní elektrotechnické oceli a umožňuje dosáhnout vyššího zisku.
Proto tedy nárokovaná kombinace významných rozdílů zaručuje dosažení uvedeného technického výsledku, u nějž jsou autoři přesvědčeni, že splňuje kritérium „úrovně vynálezu“.
Shrnutí vynálezu:
Je známo, že výroba anizotropní elektrotechnické oceli implikuje nezbytnou přítomnost rozptýlených inkluzí 2. fáze o dané velikosti a množství před zahájením primární rekrystalizace, v průběhu primární rekrystalizace a v průběhu sekundární rekrystalizace tak, aby byl zajištěn selektivní růst {110}<001> -orientovaných zrn. Nárokovaná metoda doporučuje, aby hlavním inhibitorem druhé fáze byl nitrid hliníku. Podmínky, nezbytné pro získání parametrů požadované dispergované fáze, se tvoří ve všech etapách - od tavení po vysokoteplotní žíhání pro sekundární rekrystalizaci. Nárokovaná metoda zahrnuje tři hlavní etapy vytváření dispergované fáze požadované kvality a množství.
- 3 CZ 306147 B6
První etapa - tavení, kontinuální lití plátu, válcování za tepla. Druhá etapa - žíhání za tepla válcovaného pásu. Třetí fáze - kontinuální žíhání za studená válcovaného pásu, v jehož průběhu probíhá primární rekrystalizace, oduhliěení a nitridace.
V průběhu kontinuálního lití oceli, v procesu chlazení, se uvolňují a koagulují částice nitridu hliníku. Parametry uvolněné fáze závisí na chemickém složení oceli, především na obsahu uhlíku, rychlosti chlazení a na teplotě plátu.
Rychlost chlazení závisí na designu zařízení pro kontinuální lití (CCM = kontinuální licí stroj), 10 chladicím systému, rychlosti lití a na tloušťce plátu. Změnou těchto parametrů je možné manipulovat s dispergovanou fází. Ovšem možnosti změny licích parametrů, kromě tloušťky plátu, v existujících licích zařízeních, jsou standardně omezené.
Panuje obecné přesvědčení, že rozpuštění a následné uvolnění nitridu hliníku v průběhu válcová15 ní za tepla vyžaduje teplotu ohřevu pásu 1250 až 1300 °C.
Náš výzkum prokazuje, že nezbytné množství fázi tvořících prvků může být dosaženo při teplotě ohřevu plátu na 1100 až 1200 °C před válcováním za tepla za předpokladu, že jsou zajištěny následující procesní parametry: uhlík v oceli ve fázi tavení by měl být 0,045 % až 0,065 % hmotn., 20 tloušťka plátu od 200 do 270 mm, povrchová teplota plátu před vložením do pece -min. 450 °C.
Obsah uhlíku mezi 0,045 % a 0,0651 % hmotn. zajišťuje více γ-fáze v průběhu cyklu ohřívání / chlazení a zachovávání dusík v roztoku, kde se jako dusík rozpouští v γ-fázi lépe než v a-fázi. Tloušťka plátu od 200 do 270 mm zajišťuje optimální míru chlazení v průběhu lití, což brání 25' tvorbě hrubých inkluzí nitridů hliníku a také - diky nízké tepelné vodivosti uhlíkové oceli umožňuje při teplotě povrchu alespoň 450 °C zachovávat teplotu 700 °C a více ve středových vrstvách plátu, respektive zachovávat dostatečné množství prvků, tvořících fázi, v roztoku. Za takových vstupních podmínek ohřev plátu před válcování za tepla do 1100 až 1200 °C, tj. v rozsáhu odpovídajícím maximálnímu množství γ-fáze v kovu metal umožňuje přenést dostatečné množství prvků, tvořících fázi a zachovat je v roztoku. Dále, ohřev pásu před válcováním za tepla až na 1100 až 1200 °C omezuje tvorbu okují v průběhu zahřívání plátu v ohřívací peci, omezuje dobu odstávky pece kvůli čištění okují a zvyšuje HSM produktivitu.
Proto tedy nárokovaná metoda výroby za studená válcované an izotropní elektrotechnické oceli s 35 vysokými magnetickými charakteristikami může být implementována pouze tehdy, pokud jsou navrhované vzájemně propojené podmínky dodrženy jako celek.
Pokud je za tepla válcovaný pás žíhán, modifikují se částice dispergované fáze, obsah uhlíku se re-distribuuje mezi strukturálními komponentami a mění se mikrostruktura kovu. Při nárokova40 ných parametrech žíhání — teplota ohřevu a k udržování: 1100 až 1200 °C, rychlost chlazení: 6 až °C/s na 900 až 980 °C, udržování této teploty a rychlé ochlazení na 800 až 950 °C rychlostí 20 až 50 °C/s vodou o 35 až 65 °C, řada procesů probíhá sekvenčně tak, aby byla zajištěna správná struktura za tepla válcovaného pásu před válcováním za studená. Ohřátí a udržování teploty na 1100 až 1200 °C v intervalu maximálního obsahu γ-fáze ve struktuře kovu, chlazení rychlostí 6 45 až 12 °C/s na 900 až 980 °C, a udržování této teploty zajišťuje proces částečné separace dispergované nitridové fáze a vytváření optimálních velikostí a dále probíhá re-distribuce obsahu uhlíku mezi strukturálními komponentami, což je stěžejní pro úspěšnou finální etapu žíhání, tj. rychlé ochlazení.
Náš výzkum prokazuje, že finální etapa žíhání za tepla válcovaného pásu, tj. rychlé ochlazení z 800 až 950 °C rychlostí 20 až 60 °C/s vodou o 35 až 65 °C je velmi důležité pro výrobu anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami. Nárokované režimy slouží jako podmínky pro stabilizaci velikostí již separovaných částic fáze dispergovaného nitridu (což brání jejich koagulaci) a dochází k částečné fixaci prvků, tvořících fázi v roztoku a k 55 fixaci určitého množství uhlíku v roztoku. Nárokované režimy - kromě vytváření podmínek pro
A výrobu anizotropní oceli s vysokými magnetickými charakteristikami - zajišťují pás o vysoké tažnosti, což umožňuje stabilizaci procesu válcování za studená, minimalizaci porušení pásu, které je typické pro válcování za studená oceli s obsahem křemíku a konečně ke zvýšení kapacity válcovny za studená a ke snížení materiálových ztrát a zlepšení kvality výsledné oceli.
Proto tedy může nárokovaná metoda výroby anizotropní elektrotechnické oceli být implementována pouze tehdy, jsou-li navrhované režimy žíhání pásu válcovaného za tepla, dodrženy jako celek.
Struktura za tepla válcovaného pásu po žíhání a rychlém ochlazení, je v meta-stabilním stavu a dodržení času více než 120 hodin mezi žíháním za tepla válcovaného pásu a válcováním za studená přináší částečnou dekompozici přesyceného roztoku pevných částic a separaci jemných karbidů. Nejen že to s sebou nese zhoršení magnetických charakteristik dokončené anizotropní elektrotechnické oceli, ale vede to také k nižší tažnosti a vyššímu poměru lomu při válcování za studená.
V procesu válcování za studená se tloušťka pásu redukuje dle požadavků a krystalografická struktura za studená válcovaného pásu se stává formovanou. Určitý stav textury za studená válcovaného pásuje stěžejní pro celou řadu konverzí textury v průběhu následného procesu kontinuálního žíhání a konečně pro vytvoření textury s krychlemi na okraji v dokončené oceli. Náš výzkum ukazuje, že vyzrávání, tj. separace karbidů na krystalické mřížce - defekty, které pobíhají mezi jednotlivými průchody při válcování za studená - jsou příznivé pro texturu při válcování za studená a konečně pro magnetické charakteristiky dokončené oceli. Vyzrávání může být iniciováno tepelným ošetřením pásu střední tloušťky, válcovaného s 60 až 80% redukcí při teplotě 150 až 300 °C s dobou zachování teploty po 3 minuty až 20 hodin a také zachováním teploty pásu na 190 až 230 °C kvůli deformačnímu teplu v posledních dvou průchodech.
Následně dochází k celé řadě procesů v průběhu kontinuálního žíhání CR pásu; dodržování jejich procesních parametrů v nárokovaných rozsazích zajišťuje výrobu dokončené anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami.
Ohřívání pásu v průběhu kontinuálního žíhání rychlostí 16 až 60 °C/s až na teplotu 750 °C až 800 °C brání koagulaci a rozpouštění komplexu dispergovaných částic druhé fáze, jejichž přítomnost v deformované matici je nezbytná na počátku vstupní rekrystalizace.
Částice dispergované fáze potlačují růst zrn, orientovaných jinak než je Goss textura {110}<001 >, a usnadňují vytváření mikroploch s orientací blížící se {110}<001>, což v průběhu transformace konečně zajistí růst zrn se specifikovanou orientací v průběhu sekundární rekrystalizace. Kromě efektu potlačení v průběhu rychlého ohřevu inhibiční fáze zajistí redukci následné struktury a tím tedy zajistí kontrolovaný růst prvotních rekrystalizačních zrn.
V průběhu kontinuálního žíhání, při primární rekrystalizaci a oduhličení se vytváří mikrostruktura s optimální velikostí zrna, granule nemají stejný tvar a texturu. Ovšem množství dispergovaného nitridu hliníku není dostačující pro vytvoření Goss zrn s texturou {U0}<001> při následném vysokoteplotním žíhání v důsledku sekundární rekrystalizace.
Pro zvýšení hustoty dispergovaných nitridů hliníku je prováděna nitridace při 750 až 850 °C, nejlépe při 770 až 820 °C, v hydrodusičné atmosféře s obsahem více než 20 % vodíku, přes 0,5 % vody s koncentrací čpavkuj 0.5 % až 30 %. Při nárokovaných parametrech nitridace se obsah dusíku v oceli zvyšuje o 0,008 až 0,015 %, a stabilní proces sekundární rekrystalizace je zajištěn při vysokoteplotním žíhání, což vede ke vzniku anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami.
Nitridace v rámci nárokovaného způsobu může nastat ve finální fázi oduhličení nebo po oduhličení.
- 5 .
V prvním případě je atmosféra s obsahem čpavku dodávána do zóny oduhličení ve finální fázi, kdy se proces oduhličení pomalu dokončuje, za předpokladu, že tyto dva procesy nastávají simultánně - odstranění uhlíku při snížení rychlosti na minimální obsah v oceli a nasycení oceli dusíkem.
V druhém případě je atmosféra s obsahem čpavku dodávána po oduhličení a dosažení nejnižšího obsahu uhlíku v oceli.
Každý ze způsobů umožňuje dosažení podobných výsledků z hlediska magnetických vlastností, 10 ale vyžadují odlišný design žíhací linky. Proto např. vyhrazená zóna se sekcí pece, používanou pro nitridaci, může být v prvním případě vynechána.
Příprava hydrodusíkové atmosféry pro nitridaci s obsahem čpavku v rámci specifikovaného způsobu může být provedena mícháním hydrodusíkové atmosféry s čistým plynným čpavkem nebo 15 průchodem hydrodusíkové atmosféry přes vodný roztok čpavku s koncentrací 6 až 25 %.
Nitridační efekt obou způsobů bude obdobný, avšak techniky budou odlišné. Druhý způsob - s vodným roztokem čpavku - se snáze implementuje a neimplikuje další určité striktní podmínky a speciální bezpečnostní požadavky, aplikované na manipulaci s čistým plynným čpavkem.
Při podobném efektu na nitridaci budou techniky implementace tohoto způsobu různé. Druhý způsob - s vodným roztokem čpavku - je z hlediska implementace jednodušší a nevyžaduje dodržení několika striktních podmínek a speciálních požadavků na bezpečnost, které jsou vyžadovány v případě čistého plynného čpavku.
Příklady uskutečnění vynálezu ' Níže najdete příklady uplatňované implementace vynálezu, aniž by byly vyloučeny jakékoli jiné příklady v rámci nároku.
Elektrotechnická ocel byla roztavena v BOF, lito do plátů v CCM, a za tepla válcována ve válcovně plechu za tepla; za tepla válcovaný pás byl žíhán v kontinuální normalizační žíhací lince; bylo provedeno jednorázové válcování za studená ve 4-vysoce reverzní válcovně za studená; pro 35 dvoufázové válcování za studená byla provedena první fáze s mírou redukce 60 % až 80 % ve 4stojanové 4-vysoce kontinuální válcovně za studená; bylo provedeno bezprostřední zpracování v tunelu vsázkové pece; byla provedena druhá fáze dvoufázového válcování ve 4-vysoce reverzní válcovně za studená; bylo provedeno kontinuální žíhání za studená válcovaného pásu, zahrnující rekrystalizaci, oduhličení a nitridaci v kontinuální lince pro tepelné zpracování, rozdělené na 40 sekce, vybavené systémem pro přípravu a podávání do pece s hydrodusíkovou atmosférou a čpavkem; byla nanesena vrstva pro tepelně odolné separování na samostatně stojící lince; bylo provedeno vysokoteplotní žíhání po dobu 20 hodin při 1200 °C ve vsázkové žíhací peci.
Chemické složení vyrobené elektrotechnické oceli je uvedeno v Tabulce 1, možnosti implemen45 táce specifikovaného způsobu jsou uvedeny v Tabulce 2.
Chemické složení elektrotechnické oceli
Složení %
Si Mn N S Ti ΑΙκρ c
3,15 0,09 0,007 0,006 0,004 0,028 0,059
Průmyslová využitelnost
Výše uvedený popis navrhovaného způsobu výroby pro anizotropní elektrotechnickou ocel s vysokými magnetickými charakteristikami dokazuje možnost jeho technické implementace se specifikovaným technickým výsledkem.
Tabulka 2 (pokračování)
Tabulka zpracování č. 7* 1 X .. i . > 1 00 800 800 ' OO 0,4 4,0 Ol
6* t < OO o o 00 800 22 OO o' 6,0 CM
5* 260 096 30 790 790 24 4,0 4,0
1 > 30 770 o o oo 26 0,6 4,0 Ol
m 270 30 790 800 26 0,6 4,0 Ol
Ol 270 39 790 780 24 4,6 ’φ' 1“^
270 Γ*Ί 790 790 ' 27 4,55 4,6 r“<
Uvedené hodnoty 150-300 3 - 1200 min. 15-60 750-800 co t O O QO 1 O JQ Nad 20 Nad 0,5 0,5-30 1. ve finální etapě oduhličování 2. po dokončení oduhličování
Procesní parametr Teplota středního tepelného ošetření pro dvoufázové válcování, °C___________________ Doba ohřevu / výdrž pro střední tepelné ošetření, min. Rychlost ohřevu pro kontinuální žíhání, °C/s_______________________ Teplota ohřevu, °C______________ Teplota nitridování, °C___________ Koncentrace H2 v atmosféře pro nitridování, % obj._______________ Koncentrace H2O v atmosféře pro nitridování, % obj.___________ Koncentrace NH3, % obj._______ Místo nitridace v postupovém diagramu
>Ó cn 14 16 ·—-H OO f—H 19 20 1—4 Ol
8CZ 306147 B6
C4 1,28 1,83 0,30
6* CN CN CN 1,84 0,30
>vání č. 5* 1,16 1,88 0,30
ΟΝ Λ Μ» CN 0,94 1,92 0,30
Tabuli cn ri i 0,95 1,93 0,30 . vynáleze
CN r-~* 0,89 1,93 CN o' ' jsou mimo rozsah
i—< 0,94 1,94 0,30
Uvedené hodnoty 1. Průchod čpavkovou vodou 2. Míchání atmosféry dusíku / vodíku se plynným čpavkem lůsob (některé parametry
Tabulka 2 (pokračování) Procesní parametr Způsob přípravy atmosféry pro nitridaci Specifická ztráta pro alternativní magnetizaci P 1.7/50 W/kg Magnetická indukce B8oo, T: Tloušťka dokončeného produktu, mm ovnávací údaje pro navrhovaný zj
j 22 23 24 25 £Z3 *

Claims (9)

1. Způsob výroby za studená válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami zahrnuje tavení oceli, obsahující 2,5 % až 3,5 % hmotn. křemíku, 0,045 % až 0,065 % uhlíku, 0,03 % až 0,40 % manganu, 0,004 % až 0,013 % dusíku, méně než 0,012 % síry, 0,010 % až 0,040 % v kyselině rozpustného hliníku, méně než 0,005 % titanu, zbytek: zbytek je železo a nevyhnutelné nečistoty; kontinuální lití plátů, ohřívání plátů v ohřívací peci, válcování za tepla, žíhání za tepla válcovaného pásu, válcování za studená, kontinuální rekrystalizační oduhličovací žíhání za studená válcovaných pásů ve vlhké hydrodusíkové atmosféře a nitridace, nanesení tepelně odolné separační vrstvy a vysokoteplotní žíhání pro sekundární rekrystalizaci, vyznačující se tím, že ocel se kontinuálně lije do plátů o konečné tloušťce 200 až 270 mm, kdy se následně pláty vkládají do ohřívací pece při povrchové teplotě alespoň 450 °C a ohřívají se před válcováním za tepla až na 1100 až 1200 °C a za tepla se válcují; výsledný za tepla válcovaný pás se žíhá zahřátím a udržováním teploty na 1070 až 1200 °C a poté se ochladí na 900 až 980 °C rychlostí 6 až 12 °C/s, udržuje při této teplotě a následně se rychle ochladí na 800 až 950 °C rychlostí 20 až 50 °C/s vodou o 35 až 65 °C; během 120 hodin maximálně po žíhání pásu dochází k válcování oceli za studená v jedné nebo několika fázích, kontinuální žíhání za studená válcovaného pásu se provádí při rychlosti ohřevu 16 až 60 °C/s až na 750 až 800 °C, poté se pás udržuje při teplotě oduhličení a následně nitriduje při 750 až 850 °C v hydrodusíkové atmosféře s obsahem čpavku NH3.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se provádí válcování za studená ve dvou fázích za předpokladu, že fáze 1 zahrnuje válcování za studená s kumulativní redukcí 60 až 80% a dodatečné tepelné ošetření.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se žíhá ocel o střední tloušťce při 150 až 300 °C, kdy doba zachování této hodnoty je od 3 minut do 20 hodin.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se provádí válcování za studená v jedné fázi, za předpokladu, že teplota pásuje 190 až 230 °C v alespoň dvou průchodech.
5. Způsob podle kterékoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dochází k nitridaci ve finální oduhličovací etapě.
6. Způsob podle kterékoli z nároků laž4, vyznačující se tím, že dochází k nitridaci po dokončení oduhličení.
7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že dochází k nitridaci při 770 až 820 °C v hydrodusíkové atmosféře s obsahem nad 20 % vodíku, přes 0,5 % obj. vody s koncentrací čpavku NH3 0,5 % až 30 %.
8. Způsob podle nároků laž7, vyznačující se tím, že nitridační atmosféra vzniká při průchodu hydrodusíkového plynu vodným roztokem čpavku NH3o koncentraci 6 % až 25 %.
9. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že nitridační atmosféra vzniká při smíchání plynného čpavku s hydrodusíkovou atmosférou pece.
CZ2012-28A 2009-08-03 2010-07-27 Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami CZ306147B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129885/02A RU2407809C1 (ru) 2009-08-03 2009-08-03 Способ производства анизотропной электротехнической стали с высокими магнитными свойствами

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ201228A3 CZ201228A3 (cs) 2012-03-14
CZ306147B6 true CZ306147B6 (cs) 2016-08-24

Family

ID=43544523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2012-28A CZ306147B6 (cs) 2009-08-03 2010-07-27 Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami

Country Status (5)

Country Link
BR (1) BR112012001809A2 (cs)
CZ (1) CZ306147B6 (cs)
PL (1) PL219140B1 (cs)
RU (1) RU2407809C1 (cs)
WO (1) WO2011016756A1 (cs)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11239012B2 (en) * 2014-10-15 2022-02-01 Sms Group Gmbh Process for producing grain-oriented electrical steel strip
CN107429307B (zh) 2015-04-02 2019-05-14 新日铁住金株式会社 单向性电磁钢板的制造方法
JP6455468B2 (ja) * 2016-03-09 2019-01-23 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法
US20190256938A1 (en) * 2016-11-01 2019-08-22 Jfe Steel Corporation Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
CN114453430A (zh) * 2022-01-20 2022-05-10 安阳钢铁股份有限公司 一种防止高磁感取向硅钢冷轧断带的控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281286A (en) * 1962-10-05 1966-10-25 Yawata Iron & Steel Co Double-stepped annealing for improvement of super-deep drawing property of steel sheet
US4623407A (en) * 1982-09-24 1986-11-18 Nippon Steel Corporation Method for producing a grain-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density
DE19816158A1 (de) * 1998-04-09 1999-10-14 G K Steel Trading Gmbh Verfahren zur Herstellung von korn-orientierten anisotropen, elektrotechnischen Stahlblechen
CZ291078B6 (cs) * 1997-10-15 2002-12-11 Thyssen Krupp Stahl Ag Způsob výroby elektroplechu s orientovanými zrny s malými ztrátami při přemagnetizování a s vysokou polarizací
CZ291193B6 (cs) * 1996-12-24 2003-01-15 Acciai Speciali Terni S. P. A. Způsob výroby plechu z křemíkové oceli
CZ2003384A3 (cs) * 2000-08-09 2003-08-13 Thyssenkrupp Acciai Speciali Terni S. P. A. Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny a pás z elektrotechnické oceli
WO2006045622A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Hille & Müller GMBH Process for the manufacture of a containment device and a containment device manufactured thereby
WO2007014868A1 (de) * 2005-08-03 2007-02-08 Thyssenkrupp Steel Ag Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektroband
EP2103703A1 (en) * 2006-12-20 2009-09-23 JFE Steel Corporation Cold-rolled steel sheet and process for producing the same
EP2128289A1 (en) * 2007-02-28 2009-12-02 JFE Steel Corporation Steel sheet for cans, hot-rolled steel sheet to be used as the base metal and processes for production of both

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096516C1 (ru) * 1996-01-10 1997-11-20 Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Сталь кремнистая электротехническая и способ ее обработки
RU2125102C1 (ru) * 1998-03-12 1999-01-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ производства горячекатаной электротехнической анизотропной стали

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281286A (en) * 1962-10-05 1966-10-25 Yawata Iron & Steel Co Double-stepped annealing for improvement of super-deep drawing property of steel sheet
US4623407A (en) * 1982-09-24 1986-11-18 Nippon Steel Corporation Method for producing a grain-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density
CZ291193B6 (cs) * 1996-12-24 2003-01-15 Acciai Speciali Terni S. P. A. Způsob výroby plechu z křemíkové oceli
CZ291078B6 (cs) * 1997-10-15 2002-12-11 Thyssen Krupp Stahl Ag Způsob výroby elektroplechu s orientovanými zrny s malými ztrátami při přemagnetizování a s vysokou polarizací
DE19816158A1 (de) * 1998-04-09 1999-10-14 G K Steel Trading Gmbh Verfahren zur Herstellung von korn-orientierten anisotropen, elektrotechnischen Stahlblechen
CZ2003384A3 (cs) * 2000-08-09 2003-08-13 Thyssenkrupp Acciai Speciali Terni S. P. A. Způsob výroby pásů z elektrotechnické oceli s orientovanými zrny a pás z elektrotechnické oceli
WO2006045622A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Hille & Müller GMBH Process for the manufacture of a containment device and a containment device manufactured thereby
WO2007014868A1 (de) * 2005-08-03 2007-02-08 Thyssenkrupp Steel Ag Verfahren zur herstellung von kornorientiertem elektroband
EP2103703A1 (en) * 2006-12-20 2009-09-23 JFE Steel Corporation Cold-rolled steel sheet and process for producing the same
EP2128289A1 (en) * 2007-02-28 2009-12-02 JFE Steel Corporation Steel sheet for cans, hot-rolled steel sheet to be used as the base metal and processes for production of both

Also Published As

Publication number Publication date
PL398128A1 (pl) 2012-07-30
CZ201228A3 (cs) 2012-03-14
PL219140B1 (pl) 2015-03-31
BR112012001809A2 (pt) 2017-06-27
RU2407809C1 (ru) 2010-12-27
WO2011016756A1 (ru) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110055393B (zh) 一种薄规格低温高磁感取向硅钢带生产方法
JP6191780B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法および窒化処理設備
JP2001506702A (ja) 高磁気特性を備えた配向粒電気鋼板の製造方法
JP5782527B2 (ja) 低鉄損高磁束密度方向性電気鋼板及びその製造方法
CZ77899A3 (cs) Způsob výroby pásu z křemíkové oceli
CN102575314A (zh) 低铁损、高磁通密度、取向电工钢板及其制造方法
KR20140044892A (ko) 전기공학적 용도를 위한 방향성 전기 강 판상 제품을 제조하는 방법
CN104726795B (zh) 晶粒取向电工钢板及其制造方法
CN107109585A (zh) 磁性能优异的取向电工钢板及其制造方法
CZ306147B6 (cs) Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s vysokými magnetickými charakteristikami
JP2020508391A (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN107779727A (zh) 一种取向硅钢的生产方法
KR101131729B1 (ko) 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법
JP5005873B2 (ja) 方向性電磁鋼帯を製造する方法
JP3948284B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6191564B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法および窒化処理設備
KR101623872B1 (ko) 압연성 및 자기적 성질이 매우 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법
CZ306161B6 (cs) Způsob výroby za studena válcované anizotropní elektrotechnické oceli s nízkou specifickou magnetickou ztrátou pro změnu magnetizace
KR20150074931A (ko) 방향성 전기강판 및 그 제조방법
JP7221480B2 (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JPH02258929A (ja) 磁束密度の高い一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2003201518A (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法
KR101131721B1 (ko) 자기 특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법
JP6228956B2 (ja) 低鉄損高磁束密度方向性電気鋼板及びその製造方法
KR20120110202A (ko) 고강도 고인성 마그네슘 합금