RU2061562C1

RU2061562C1 - Method of making hot rolled strip of magnetic alloys on base of intermetalic compounds; including rare-earth elements

Info

Publication number: RU2061562C1
Application number: RU93038573A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Белозеров; А.Г. Попов; А.В. Королев; А.С. Ермоленко; Е.А. Малютин
Original assignee: Институт физики металлов Уральского отделения РАН
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: metallurgy, namely production of hot rolled strip of alloys, based on intermetallic compounds, containing rare-earth elements, and designed for making permanent magnets, which may be used, for example, in magnetic systems of commutator-free electric drive. SUBSTANCE: method comprises steps of preliminarily packing of cast billet of the above mentioned alloy in a copper or nickel foil before placing that billet in a steel envelope, in which the billet is being rolled. EFFECT: simplified way of removal of the steel envelope, enhanced quality of surface of the strip, had been rolled, lowered magnet cost. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к производству тонкой горячекатанной полосы из сплавов на основе интерметаллических соединений, содержащих редкоземельные элементы (РЗЭ). The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to the production of a thin hot rolled strip of alloys based on intermetallic compounds containing rare earth elements (REE).

Постоянные магниты на основе интерметалличесних соединений изготавливаются по широко известной металлокерамической технологии, включающей выплавку, тонкодисперсный помол литого сплава, сушку порошка, прессование в магнитном поле, высокотемпературное спекание и шлифовку спеченного полуфабриката [1]
Производство магнитов по такой технологии является дорогостоящим и трудоемким процессом, особенно применительно к условиям массового производства, когда потребности достигают миллионов штук в год, например, при изготовлении роторов электродвигателей в виде тонких дисков. Кроме того, такое производство нетехнологично вследствие разрушения магнитов при выпрессовке или образования трещин и короблений при спекании.Permanent magnets based on intermetallic compounds are manufactured according to the well-known cermet technology, including smelting, fine grinding of cast alloy, drying of the powder, pressing in a magnetic field, high-temperature sintering and grinding of sintered semi-finished product [1]
The production of magnets using this technology is an expensive and time-consuming process, especially in relation to the conditions of mass production, when the needs reach millions of pieces per year, for example, in the manufacture of rotors of electric motors in the form of thin disks. In addition, such production is not technologically advanced due to the destruction of magnets during extrusion or the formation of cracks and warping during sintering.

В последнее время предложена новая технология получения тонкой горячекатанной полосы из соединений, содержащих РЗЭ [2]
Известен способ получения горячекатанной полосы из сплавов, содержащих РЗЭ, [3] взятый за прототип и заключающийся в том, что горячая прокатка таких сплавов (температура прокатки 950^oС), проводится в стальной оболочке прямоугольного сечения, заполненной аргоном.Recently, a new technology for producing a thin hot-rolled strip from compounds containing REEs has been proposed [2]
A known method of producing a hot rolled strip of alloys containing REE, [3] taken as a prototype and consisting in the fact that the hot rolling of such alloys (rolling temperature 950 ^o C) is carried out in a steel shell of rectangular cross section, filled with argon.

Недостатком способа является то, что в процессе горячей прокатки химическое взаимодействие деформируемого сплава с материалом оболочки приводит к свариванию их поверхностей. Такое сваривание (залипание) ведет к большим трудностям при последующем удалении оболочки и освобождении готовой полосы. После удаления оболочки поверхность прокатанной полосы становится дефектной (углубления, трещины, нарушение оплошности металла) и, таким образом, нуждается в дополнительной обработке. Чтобы избежать повреждения полосы, верхнюю и нижнюю поверхность стальной оболочки приходится либо сошлифовывать, либо вырезать вместе с образцами электроэрозионным способом, что не всегда приемлемо. The disadvantage of this method is that during the hot rolling process, the chemical interaction of the wrought alloy with the shell material leads to the welding of their surfaces. Such welding (sticking) leads to great difficulties in the subsequent removal of the shell and the release of the finished strip. After removal of the shell, the surface of the rolled strip becomes defective (cavities, cracks, violation of the metal oversight) and, therefore, needs additional processing. To avoid damage to the strip, the upper and lower surfaces of the steel shell must either be ground or cut together with samples by an electroerosive method, which is not always acceptable.

Целью изобретения является упрощение технологии вскрытия оболочки, улучшение качества поверхности готового проката, и удешевление стоимости магнитов. The aim of the invention is to simplify the technology of opening the shell, improving the quality of the surface of the finished product, and cheapening the cost of magnets.

Поставленная цель достигается тем, что заготовку из сплава перед помещением в стальную оболочку заворачивают по периметру в медную или никелевую фольгу. This goal is achieved in that the billet of the alloy is wrapped around the perimeter in copper or nickel foil before being placed in a steel shell.

Сущность изобретения заключается в следующем. Залипание редкоземельного сплава к оболочке, в которой осуществляют прокатку, связано с тем, что при нагреве в сплаве образуется жидкофазная структурная составляющая, обогащенная РЗЭ. Именно наличие этой фазы обуславливает возможность осуществления процесса деформации хрупкого по своей природе интерметаллического соединения. Вместе с тем обогащенная РЗЭ жидкая фаза, обладающая сильной реакционной способностью при повышенных температурах, приводит к свариванию поверхностей сплава и стальной оболочки, находящихся в плотном контакте под действием валков. The invention consists in the following. The sticking of the rare-earth alloy to the shell in which the rolling is carried out is due to the fact that upon heating, a liquid-phase structural component enriched in REE is formed in the alloy. It is the presence of this phase that makes it possible to carry out the process of deformation of a brittle in nature intermetallic compound. At the same time, the liquid phase enriched in REE, which has a strong reactivity at elevated temperatures, leads to welding of the surfaces of the alloy and the steel shell, which are in close contact under the action of the rolls.

В предлагаемом способе прокатки для исключения прямого контакта между прокатываемым сплавом и стальной оболочкой используется медная или никелевая фольга, в которую заворачивается слиток перед помещением в оболочку. В процессе прокатки фольга, обладающая высокой пластичностью, обволакивает заготовку, предохраняя ее от взаимодействия с внутренней поверхностью стальной оболочки. Удаление стальной оболочки осуществляется разрезкой или сошлифовкой небольшого объема ее боковой поверхности, после чего оболочка легко отделяется от полосы сплава. In the proposed rolling method, to avoid direct contact between the rolled alloy and the steel shell, copper or nickel foil is used, into which the ingot is wrapped before being placed in the shell. In the process of rolling, the foil, which has high ductility, envelops the workpiece, protecting it from interaction with the inner surface of the steel shell. The steel shell is removed by cutting or grinding a small volume of its side surface, after which the shell is easily separated from the alloy strip.

Следует отметить, что попытки применения известных смазок, используемых при горячей прокатке, не позволили исключить эффекта залипания. Смазки при высокой температуре реагируют с жидкой редкоземельной фазой и теряют свои функциональные свойства. It should be noted that attempts to use the known lubricants used in hot rolling, did not eliminate the sticking effect. High temperature lubricants react with the liquid rare-earth phase and lose their functional properties.

Пример осуществления. В качестве заготовок для осуществления горячей прокатки использовались сплавы, содержащие РЗЭ, (известные сплавы для производства постоянных магнитов) состава 40 Рr; 0,76 В; 1,5 Сu (вес.); остальное железо. Поперечное сечение выплавленных заготовок 14х20 мм² (длина 90 мм) близко по размерам к внутреннему сечению стальной оболочки, в которой осуществляется прокатка. Литая заготовка заворачивалась по периметру в фольгу (см. фиг. 1) и помещалась в стальную оболочку, один из концов которой был предварительно обжат на прессе. После помещения в оболочку заготовки, упакованной в фольгу, оболочка заполнялась аргоном и обжимался второй ее конец.An example implementation. As blanks for hot rolling, alloys containing REEs (known alloys for the production of permanent magnets) of composition 40 Pr were used; 0.76 V; 1.5 Cu (wt.); the rest is iron. The cross section of the melted billets 14x20 mm ² (length 90 mm) is close in size to the internal section of the steel shell in which the rolling is carried out. The cast billet was wrapped around the perimeter in foil (see Fig. 1) and placed in a steel shell, one of the ends of which was previously crimped on the press. After placing a preform packed in foil in the shell, the shell was filled with argon and its second end was crimped.

Для проведения эксперимента использовалась фольга из различных металлов, температура плавления которых выше температуры прокатки, и обладающих пластичностью в области этой температуры. К таким металлам можно отнести: медь (Cu), никель (Ni), тантал (Та), ниобий (NB), титан (Ti), вольфрам (W), молибден (Mо). Прокатка осуществлялась при температуре 950^oС на стане "дуо" в плоскопараллельных валках за два пропуска с деформацией по 50 (суммарное обжатие приблизительно 75%) по схеме: 14 мм __→ 7 мм __→ 3,5 мм..For the experiment, a foil of various metals was used, the melting temperature of which is higher than the rolling temperature, and having ductility in the region of this temperature. These metals include: copper (Cu), nickel (Ni), tantalum (Ta), niobium (NB), titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo). Rolling was carried out at a temperature of 950 ^o С on a duo mill in plane-parallel rolls for two passes with a deformation of 50 (total reduction of approximately 75%) according to the scheme: 14 mm __ → 7 mm __ → 3.5 mm ..

Критерием оценки пригодности материала фольги, используемой в качестве внутренней оболочки при прокатке, служило отсутствие нарушений сплошности фольги и отсутствие сваривания (залипания) прокатываемого сплава к стальной оболочке. Нарушение оплошности фольги влечет за собой приваривание заготовки к стальной трубе и ухудшение качества поверхности горячекатанной полосы и, следовательно, является нежелательным. The criterion for evaluating the suitability of the foil material used as an inner shell during rolling was the absence of foil continuity violations and the absence of welding (sticking) of the rolled alloy to the steel shell. Violation of the oversight of the foil entails the welding of the workpiece to the steel pipe and the deterioration of the surface quality of the hot rolled strip and, therefore, is undesirable.

Вскрытие стальной оболочки проводилось путем срезания ее боковой поверхности на наждаке или на фрезерном станке. Результаты испытаний предлагаемого способа получения горячекатаной полосы из сплава, содержащего РЗЭ, приведены в таблице 1. The opening of the steel shell was carried out by cutting off its side surface on an emery or on a milling machine. The test results of the proposed method for producing a hot-rolled strip from an alloy containing REE are shown in table 1.

Для сравнения горячая прокатка проведена по известному способу-прототипу без заворачивания заготовки в фольгу (п. 7). Из таблицы следует, что качественный прокат без залипания с облегченными условиями удаления стальной оболочки можно получить при способе прокатки, когда заготовка перед помещением в оболочку была завернута по периметру в медную или никелевую фольгу. For comparison, hot rolling was carried out according to the known prototype method without wrapping the workpiece in foil (p. 7). It follows from the table that high-quality rolled products without sticking with lightened conditions for removing the steel shell can be obtained by the rolling method, when the workpiece was wrapped around the perimeter in copper or nickel foil before being placed in the shell.

Таким образом, предлагаемый способ получения горячекатанной полосы из магнитных сплавов, содержащих редкоземельные элементы благодаря своим новым признакам, а именно заворачивание заготовки в медную или никелевую фольгу перед помещением в стальную оболочку для прокатки обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:
существенное упрощение удаления стальной оболочки с горячекатанной полосы, что сокращает время и удешевляет технологический процесс;
существенное улучшение качества поверхности горячекатанной полосы, что делает ненужной ее дальнейшую обработку и повышает выход годного готового продукта. ТТТ1Thus, the proposed method for producing a hot-rolled strip of magnetic alloys containing rare-earth elements due to its new features, namely, wrapping a workpiece in copper or nickel foil before being placed in a steel shell for rolling, provides the following advantages compared to known methods:
Significant simplification of the removal of the steel shell from the hot rolled strip, which reduces time and reduces the cost of the process;
a significant improvement in the surface quality of the hot-rolled strip, which makes further processing unnecessary and increases the yield of the finished product. TTT1

Claims

A method of producing a hot-rolled strip of magnetic alloys based on intermetallic compounds containing rare-earth elements, comprising rolling at a recrystallization temperature of a workpiece placed in a sealed argon-filled steel shell and removing the shell, characterized in that the workpiece is wrapped around the perimeter in copper or nickel foil.