RU2150518C1

RU2150518C1 - Method of producing anisotropic electrical-sheet steel

Info

Publication number: RU2150518C1
Application number: RU99110714/02A
Authority: RU
Inventors: В.П. Настич; Б.И. Миндлин; А.Е. Чеглов; Н.А. Шляхов; В.П. Барятинский; В.И. Парахин; А.Г. Гвоздев; В.В. Логунов
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-06-10

Abstract

FIELD: metallurgy, particularly, production of anisotropic electrical-sheet steel used in manufacture of magnetic circuits of electrical equipment. SUBSTANCE: anisotropic electrical-sheet steel is melted with the following amount of components, wt.%: carbon, 0.020-0.060; silicon, 2.6-3.5; aluminum, 0.008-0.030; manganese, 0.10-0.030; copper, 0.1-0.7; phosphorus, 0.015-0.15; sulfur, 0.003-0.006; chromium, 0.03-0.06; nickel, up to 0.10; iron and other organic impurities, the balance. Steel is subjected to hot rolling, pickling cold rolling, decarbonizing annealing, the second hot rolling to thickness of 0.35 mm, application of heat-resistant coating and high-temperature annealing at 1100 C. EFFECT: higher level of steel magnetic properties. 1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, конкретно к производству анизотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрической аппаратуры. Основным требованием качества анизотропной стали является высокий уровень магнитных свойств. Он определяется химическим составом и степенью совершенства кристаллографической текстуры готового металла. Известны способы производства анизотропной стали, в которых улучшение магнитных свойств достигается за счет совершенствования химического состава стали. The present invention relates to metallurgy, specifically to the production of anisotropic electrical steel used for the manufacture of magnetic circuits of electrical equipment. The main quality requirement of anisotropic steel is a high level of magnetic properties. It is determined by the chemical composition and degree of perfection of the crystallographic texture of the finished metal. Known methods for the production of anisotropic steel, in which the improvement of magnetic properties is achieved by improving the chemical composition of the steel.

В способе (А.С. СССР N 1275053, C 21 D, 1983 г.) предлагается следующий состав стали, мас. %: 0,030-0,035 C; 0,07-0,14 Mn; 2,9-3,0 Si; 0,030-0,045 Cr; 0,07 Ni; 0,013-0,17 Cu; 0,009-0,012 Al; 0,003-0,004 S; 0,010-0,011 P. In the method (AS USSR N 1275053, C 21 D, 1983) the following composition of steel, wt. %: 0.030-0.035 C; 0.07-0.14 Mn; 2.9-3.0 Si; 0.030-0.045 Cr; 0.07 Ni; 0.013-0.17 Cu; 0.009-0.012 Al; 0.003-0.004 S; 0.010-0.011 P.

Для этого состава регламентирован нагрев стали при обезуглероживающем отжиге: скорость нагрева до 550-700^oC составляет 33-45 с/с. Присутствие 0,010-0,011 мас.% P в стали связано с его наличием в шихтовых материалах. В данном случае он вводится не специально, а является неизбежной примесью. Применение этого состава и режима нагрева при обезуглероживающем отжиге в промежуточной толщине позволяет получать удельные потери P 1,7/50 в стали толщиной 0,30 мм 1,3-1,40 в стали толщиной 0,35 мм - 1,40-1,50 Вт/кг.For this composition, the heating of steel during decarburization annealing is regulated: the heating rate to 550-700 ^o C is 33-45 s / s. The presence of 0.010-0.011 wt.% P in steel is associated with its presence in charge materials. In this case, it is not introduced specifically, but is an inevitable impurity. The use of this composition and the heating mode during decarburization annealing in the intermediate thickness allows to obtain specific losses P 1.7 / 50 in steel with a thickness of 0.30 mm 1.3-1.40 in steel with a thickness of 0.35 mm - 1.40-1, 50 W / kg.

В настоящее время такой уровень магнитных свойств является недостаточным. Currently, this level of magnetic properties is insufficient.

В способе (А.С. N 1786134A1, C 21 D 8/12; 1993) предлагается производство изотропной стали, содержащей, мас.%: C 0,02-0,05%, Mn 0,1-0,4%, Si 1,5-3,3%, Al 0,3-0,6%, P 0,02-0,1%. The method (A.S. N 1786134A1, C 21 D 8/12; 1993) proposes the production of isotropic steel containing, wt.%: C 0.02-0.05%, Mn 0.1-0.4%, Si 1.5-3.3%, Al 0.3-0.6%, P 0.02-0.1%.

Легирование электротехнической стали фосфором в указанных пределах позволяет повысить уровень магнитных свойств за счет снижения удельных ваттных потерь. Однако данный способ применяется для производства изотропной электротехнической стали. The alloying of electrical steel with phosphorus within the specified limits allows to increase the level of magnetic properties by reducing the specific watt losses. However, this method is used for the production of isotropic electrical steel.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению представляется способ (патент N 2082771C1, кл. 6 C 21 D 8/12, 1994), который выбран в качестве прототипа. Closest to the technical nature of the present invention is a method (patent N 2082771C1, CL 6 C 21 D 8/12, 1994), which is selected as a prototype.

В этом способе предлагается следующий состав стали, мас.%: Si 2,8-3,2, Mn 0,1-0,3, Cu 0,1-0,7, Al 0,01-0,30. Металл указанного состава включает горячую прокатку, двукратную холодную прокатку с обжатием при второй холодной прокатке 50-76%, промежуточный обезуглероживающий отжиг и окончательный высокотемпературный отжиг. Предложенный способ позволяет улучшить электромагнитные свойства анизотропной электротехнической стали толщиной 0,18-0,35 мм. In this method, the following steel composition is proposed, wt.%: Si 2.8-3.2, Mn 0.1-0.3, Cu 0.1-0.7, Al 0.01-0.30. The metal of this composition includes hot rolling, double cold rolling with compression during the second cold rolling of 50-76%, intermediate decarburizing annealing and final high-temperature annealing. The proposed method allows to improve the electromagnetic properties of anisotropic electrical steel with a thickness of 0.18-0.35 mm

Недостатком данного способа является склонность металла к окислению из-за повышенного содержания алюминия на технологических циклах обработки, что затрудняет получение стабильного уровня магнитных свойств стали. The disadvantage of this method is the tendency of the metal to oxidize due to the increased aluminum content in the processing cycles, which makes it difficult to obtain a stable level of magnetic properties of steel.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение магнитных свойств анизотропной стали путем совершенствования ее текстурного состояния. The task of the invention is to improve the magnetic properties of anisotropic steel by improving its texture.

Технический результат достигается тем, что сталь, содержащая компоненты, мас.%:
Углерод - 0,020-0,060
Кремний - 2,6-3,5
Алюминий - 0,008-0,030
Медь - 0,1-0,7
Фосфор - 0,015-0,15
Марганец - 0,10-0,30
Сера - 0,003-0,006
Хром - 0,03-0,06
Никель - ≤ 0,10
Железо и другие неизбежные примеси - Остальное
обрабатывают по технологии последовательно, включающей выплавку стали указанного состава, горячую прокатку, травление, первую холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг, вторую холодную прокатку, нанесение термостойкого покрытия и высокотемпературный отжиг с последующим электроизоляционным покрытием.The technical result is achieved in that the steel containing the components, wt.%:
Carbon - 0.020-0.060
Silicon - 2.6-3.5
Aluminum - 0.008-0.030
Copper - 0.1-0.7
Phosphorus - 0.015-0.15
Manganese - 0.10-0.30
Sulfur - 0.003-0.006
Chrome - 0.03-0.06
Nickel - ≤ 0.10
Iron and Other Inevitable Impurities - Else
They are processed according to a technology sequentially, including steelmaking of the specified composition, hot rolling, etching, first cold rolling, decarburizing annealing, second cold rolling, applying a heat-resistant coating and high-temperature annealing followed by an electrical insulating coating.

Магнитные свойства анизотропной стали зависят от совершенства текстуры вторичной рекристаллизации (110) [001], получаемой в стали при высокотемпературном отжиге. Всей технологией к моменту начала вторичной рекристаллизации в стали формируются определенные параметры структуры и текстуры. Они определяют совершенство получаемой текстуры вторичной рекристаллизации (110) [001] . В прототипе с целью оптимизации параметров текстуры и структуры для определенного состава стали регламентированы содержание алюминия в зависимости от конечной толщины полосы, а обжатие во время второй холодной прокатки увеличивается с повышением массовой доли алюминия. The magnetic properties of anisotropic steel depend on the perfection of the texture of secondary recrystallization (110) [001], obtained in steel during high-temperature annealing. All the technology at the time the secondary recrystallization begins in the steel, certain parameters of the structure and texture are formed. They determine the perfection of the resulting texture of secondary recrystallization (110) [001]. In the prototype, in order to optimize the texture and structure parameters for a certain steel composition, the aluminum content is regulated depending on the final strip thickness, and the reduction during the second cold rolling increases with an increase in the mass fraction of aluminum.

В предлагаемом способе подобран химический состав стали, обеспечивающий получение более оптимальных параметров текстуры и структуры, чем состав прототипа. Исследования показали, что повышение содержания фосфора до 0,015-0,100 мас. % позволяет более полно осуществить процесс полигонизации в процессе нагрева при высокотемпературном отжиге. Полигонизация предшествует первичной рекристаллизации. Чем полнее она развивается, тем более оптимальные параметры текстуры и структуры достигаются при первичной рекристаллизации. In the proposed method, the chemical composition of the steel is selected, which provides more optimal texture and structure parameters than the composition of the prototype. Studies have shown that increasing the phosphorus content to 0.015-0.100 wt. % allows more complete implementation of the polygonization process during heating during high-temperature annealing. Polygonization precedes primary recrystallization. The more fully it develops, the more optimal parameters of texture and structure are achieved during primary recrystallization.

Пределы предлагаемого состава стали объясняются следующим. The limits of the proposed steel composition are explained as follows.

Углерод - присутствие в стали углерода необходимо для образования аустенита при горячей прокатке и продуктов его распада после нее. Аустенит и продукты его распада помогают при горячей и первой холодной прокатке формировать более оптимальные параметры текстуры и структуры. При содержании менее 0,020% количество аустенита и продуктов его распада недостаточно для воздействия на формирование структуры и текстуры. При содержании более 0,060% для удаления углерода из стали до 0,004% и менее при обезуглероживающем отжиге увеличивается время выдержки, что вызывает чрезмерный рост зерна. И в первом, и во втором случае магнитные свойства стали ухудшаются. Carbon - the presence of carbon in steel is necessary for the formation of austenite during hot rolling and its decomposition products after it. Austenite and its decomposition products help to form more optimal texture and structure parameters during hot and first cold rolling. At a content of less than 0.020%, the amount of austenite and its decomposition products is not enough to affect the formation of structure and texture. With a content of more than 0.060%, to remove carbon from steel to 0.004% or less with decarburization annealing, the exposure time increases, which causes excessive grain growth. In both the first and second cases, the magnetic properties of the steel deteriorate.

Кремний - при содержании менее 2,60% возрастают потери энергии на вихревые токи. При содержании 3,50% в сочетании с повышенным количеством фосфора сталь становится хрупкой и трудно обрабатывается. Silicon - when the content is less than 2.60%, the energy losses due to eddy currents increase. At a content of 3.50% in combination with an increased amount of phosphorus, the steel becomes brittle and difficult to process.

Алюминий - является элементом, обеспечивающим прохождение вторичной рекристаллизации в стали. При содержании менее 0,008% процесс вторичной рекристаллизации становится нестабильным и магнитные свойства стали ухудшаются. При содержании более 0,030% возможные в настоящее время режимы высокотемпературного отжига не обеспечивают прохождение вторичной рекристаллизации. Aluminum - is an element that ensures the passage of secondary recrystallization in steel. When the content is less than 0.008%, the secondary recrystallization process becomes unstable and the magnetic properties of the steel deteriorate. With a content of more than 0.030%, the currently possible high-temperature annealing modes do not provide secondary recrystallization.

Фосфор - при содержании менее 0,015% положительное действие на развитие полигонизации становится недостаточным и магнитные свойства стали ухудшаются. Phosphorus - with a content of less than 0.015%, the positive effect on the development of polygonization becomes insufficient and the magnetic properties of steel deteriorate.

При содержании более 0,15% сталь становится хрупкой и трудно обрабатывается. With a content of more than 0.15%, the steel becomes brittle and difficult to process.

Медь - влияние меди сложнее, чем других элементов. В процессе нагрева при высокотемпературном отжиге выделяется в интервале 500-600^oC в виде медьсодержащей фазы, оптимизируя при этом текстуру первичной рекристаллизации, увеличивая размер зерна на 0,5-3 мкм. При содержании меди менее 0,1% и более 0,7% магнитные свойства стали ухудшаются.Copper - the influence of copper is more complex than other elements. During heating during high-temperature annealing, it is released in the range of 500-600 ^o C in the form of a copper-containing phase, while optimizing the texture of the primary recrystallization, increasing the grain size by 0.5-3 microns. When the copper content is less than 0.1% and more than 0.7%, the magnetic properties of the steel deteriorate.

Исследование патентной и научно-технической литературы показало, что технические решения с совокупностью существенных признаков предлагаемого способа отсутствуют. Способ отвечает критерию изобретения "Новизна". Только совокупность существенных признаков предлагаемого способа позволяет достичь поставленную цель, поэтому признаки следует рассматривать в совокупности. A study of patent and scientific and technical literature showed that there are no technical solutions with a combination of essential features of the proposed method. The method meets the criteria of the invention of "Novelty." Only the totality of the essential features of the proposed method allows to achieve the goal, therefore, the signs should be considered in conjunction.

Пример опробования предлагаемого способа. An example of testing the proposed method.

Результаты опробования приведены в таблице. Проводились последовательно выплавка стали различного состава, горячая прокатка до толщины 2,5 мм, травление, первая холодная прокатка до 0,75 мм, обезуглероживающий отжиг в интервале 830-870^oC, вторая холодная прокатка до толщины 0,35 мм, нанесение термостойкого покрытия и высокотемпературный отжиг при 1100-1200^oC с выдержкой 30 часов.The test results are shown in the table. Steel of various compositions was sequentially smelted, hot rolling to a thickness of 2.5 mm, etching, first cold rolling to 0.75 mm, decarburizing annealing in the range of 830-870 ^o C, second cold rolling to a thickness of 0.35 mm, applying a heat-resistant coating and high temperature annealing at 1100-1200 ^o C with a holding time of 30 hours.

Claims

A method for the production of anisotropic electrical steel, including smelting steel containing carbon, silicon, aluminum, copper, phosphorus, hot rolling, pickling, cold rolling, decarburizing annealing in the intermediate thickness, second cold rolling, applying a heat-resistant coating, high-temperature annealing and applying an insulating coating, characterized in that the steel smelting is carried out in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.020 - 0.060
Silicon - 2.6 - 3.5
Aluminum - 0.008 - 0.030
Manganese - 0.10 - 0.30
Copper - 0.1 - 0.7
Phosphorus - 0.015 - 0.15
Sulfur - 0.003 - 0.006
Chrome - 0.03 - 0.06
Nickel - ≤ 0.10
Iron and Other Inevitable Impurities - Else