RU2199595C1 - Process for making cold rolled electrical anisotropic steel - Google Patents
Process for making cold rolled electrical anisotropic steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199595C1 RU2199595C1 RU2002116784A RU2002116784A RU2199595C1 RU 2199595 C1 RU2199595 C1 RU 2199595C1 RU 2002116784 A RU2002116784 A RU 2002116784A RU 2002116784 A RU2002116784 A RU 2002116784A RU 2199595 C1 RU2199595 C1 RU 2199595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- hot rolling
- texture
- carbon
- rolling
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C21D8/1266—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 between cold rolling steps
-
- 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
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии или точнее к производству электротехнической стали (ЭАС) с ориентированной зеренной структурой. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, or rather to the production of electrical steel (EAS) with oriented grain structure.
По условиям ее эксплуатации к этой стали предъявляются следующие основные требования: легкость намагничивания и перемагничивания (т.е. высокие значения магнитной проницаемости); высокие значения магнитной индукции; минимальные потери при перемагничивании. Выполнение первых двух требований определяет размеры и вес электрических обмоток и магнитных сердечников трансформаторов. Минимальные потери на перемагничивание определяют КПД трансформаторов и их рабочую температуру. According to the conditions of its operation, the following basic requirements are imposed on this steel: ease of magnetization and magnetization reversal (ie high values of magnetic permeability); high values of magnetic induction; minimal losses during magnetization reversal. The fulfillment of the first two requirements determines the size and weight of the electrical windings and magnetic cores of the transformers. Minimum losses on magnetization reversal determine the efficiency of transformers and their operating temperature.
Вышеуказанные требования выполняются только при условии формирования в стали совершенной текстуры {110}<001> (ребровая текстура), которая реализуется в ходе вторичной рекристаллизации на завершающих этапах термообработки. The above requirements are met only if a perfect texture {110} <001> (rib texture) is formed in the steel, which is realized during secondary recrystallization at the final stages of heat treatment.
Основными условиями развития процесса текстурообразования и вторичной рекристаллизации являются:
- стабилизация структуры дисперсными включениями второй фазы (сульфиды марганца или нитриды алюминия);
- наличие в текстуре матрицы малого числа совершенных зерен с ориентировкой {110}<001>, являющихся центрами вторичной рекристаллизации и выраженной октаэдрической компоненты {111}<112>, легко поглощаемой ребровыми зернами.The main conditions for the development of the process of texture formation and secondary recrystallization are:
- stabilization of the structure by dispersed inclusions of the second phase (manganese sulfides or aluminum nitrides);
- the presence in the matrix texture of a small number of perfect grains with orientation {110} <001>, which are centers of secondary recrystallization and a pronounced octahedral component {111} <112>, which is easily absorbed by rib grains.
Выполнение первого условия (стабилизация структуры) достигается либо за счет формирования включений при горячей прокатке (ГП) (например, сульфидный вариант), либо при термообработке (нитридный вариант), либо и при горячей прокатке и при термообработке (сульфонитридный вариант). The fulfillment of the first condition (stabilization of the structure) is achieved either by forming inclusions during hot rolling (GP) (for example, the sulfide version), or during heat treatment (nitride version), or during hot rolling and during heat treatment (sulfonitride version).
Второе условие (формирование оптимальной текстуры матрицы) реализуется либо в результате наследования острой ребровой компоненты из подповерхностных слоев горячекатаных полос (технологическая схема производства стали, включающая две холодные прокатки с рекристаллизационным отжигом между ними), либо за счет прокатки с большой степенью деформации (схема с однократной прокаткой). Первая технологическая схема применяется для производства стали по сульфидному варианту, а вторая по сульфонитридному. The second condition (the formation of the optimal matrix texture) is realized either as a result of the inheritance of the sharp rib component from the subsurface layers of hot-rolled strips (a steelmaking process including two cold rolling with recrystallization annealing between them), or by rolling with a large degree of deformation (single-shot scheme by rolling). The first technological scheme is used for the production of steel according to the sulfide variant, and the second according to the sulfonitride variant.
Исключение представляет технология производства стали, предусматривающая формирование необходимого текстурного контраста в процессе медленного нагрева в интервале температур возврата и первичной рекристаллизации. Эта технология применительна исключительно к нитридному способу ингибирования структуры. An exception is the technology of steel production, which provides for the formation of the necessary texture contrast during slow heating in the range of return temperatures and primary recrystallization. This technology applies exclusively to the nitride method of inhibiting structure.
Сульфидный вариант известен с конца 40-х годов и в настоящее время является самым распространенным. Основными технологическими операциями при производстве стали по сульфидному варианту являются высокотемпературный нагрев, горячая прокатка (ГП), две холодные прокатки, разделенные рекристаллизационным отжигом, обезуглероживающий отжиг и высокотемпературный отжиг (ВТО) (см. Молотилов Б.В. и др.. "Сера в электротехнических сталях", 1976, с. 176) [1]. Готовая сталь имеет магнитную индукцию в поле 800 А/м - 1,81... 1,84 Тл. Принципиально важным при горячей прокатке стали является формирование в подповерхностном слое области вытянутых полигонизованных кристаллитов с ярко выраженной текстурой деформации - {110}<001>. Наличие данного слоя обеспечивает возможность получить в структуре стали перед высокотемпературным отжигом достаточно большое количество зерен с совершенной ориентировкой {110}<001>, часть из которых будет являться зародышами вторичной рекристаллизации. The sulfide variant has been known since the late 40s and is currently the most common. The main technological operations in the production of steel according to the sulfide variant are high temperature heating, hot rolling (GP), two cold rolling separated by recrystallization annealing, decarburization annealing and high temperature annealing (WTO) (see Molotilov B.V. et al. "Sulfur in electrical steel ", 1976, S. 176) [1]. Finished steel has a magnetic induction in the field of 800 A / m - 1.81 ... 1.84 T. Of fundamental importance during hot rolling of steel is the formation in the subsurface layer of elongated polygonized crystallites with a pronounced deformation texture - {110} <001>. The presence of this layer makes it possible to obtain a sufficiently large number of grains with perfect orientation {110} <001> in the steel structure before high-temperature annealing, some of which will be secondary recrystallization nuclei.
Сталь нитридного варианта имеет повышенное содержание углерода, азота и меди. Основные операции после горячей прокатки - первая холодная прокатка, обезуглероживающий отжиг, вторая холодная прокатка и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м -1,85-1,90 Тл (см. журнал Сталь 10, 1994, с. 35-37) [2]. Steel nitride variant has a high content of carbon, nitrogen and copper. The main operations after hot rolling are the first cold rolling, decarburization annealing, the second cold rolling and high temperature annealing. Magnetic induction in the field of 800 A / m -1.85-1.90 T (see the journal Steel 10, 1994, S. 35-37) [2].
Существенным отличием стали нитридного варианта от сульфидного является более низкий нагрев металла перед горячей прокаткой (~ 1250oС, против 1400oС). Следствием этого, а также более высокого содержания углерода в стали является формирование при горячей прокатке в подповерхностном слое текстуры рекристаллизации {110}<uvw>, в которой совершенная компонента {110} <001> очень слабо выражена. По этой причине принципиально важным оказывается проводить нагрев на первичную рекристаллизацию после второй холодной прокатки с замедленной скоростью. Низкотемпературная растянутая во времени первичная рекристаллизация в присутствии сегрегации примесей и/или дисперсных частиц является своеобразным "фильтром" для зарождения и роста в деформированном металле зерен с ориентировкой {110}<uvw>, позволяющая формироваться преимущественно кристаллитам с текстурой {110}<001>. Также следует отметить, что подобная обработка возможна только для стали с более устойчивой ингибиторной фазой, которой является AIN.A significant difference between the steel of the nitride variant and the sulfide one is a lower heating of the metal before hot rolling (~ 1250 o С, against 1400 o С). A consequence of this, as well as a higher carbon content in steel, is the formation of {110} <uvw> recrystallization texture in hot rolling in the subsurface layer, in which the perfect component {110} <001> is very weakly expressed. For this reason, it is fundamentally important to heat up the primary recrystallization after the second cold rolling at a slower rate. The low-temperature time-prolonged primary recrystallization in the presence of segregation of impurities and / or dispersed particles is a kind of “filter” for nucleation and growth of grains with a {110} <uvw> orientation in the deformed metal, which allows crystallites with a {110} <001> texture to form mainly. It should also be noted that such treatment is only possible for steel with a more stable inhibitory phase, which is AIN.
Стать сульфо-нитридного варианта (см. Fiedler H.C. A New High Jnduetion Grain Oriented 3% Silicon Jron // JEEE Trans. on Magnetics, 1977, v. 13. 5 Р. 1433-1436) [3] имеет повышенное содержание (по сравнению с сульфидным) углерода и алюминия. Основные операции после горячей прокатки - нормализация, однократная холодная прокатка, обезуглероживающий отжиг и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м - 1,89...1,94 Тл - является самой высокой для готовой стали, что обеспечивается за счет формирования сверхплотной дисперсной ингибиторной фазы в процессе термообработок (а не при горячей прокатке) и мощного силового воздействия на текстуру стали, каковой является однократная прокатка. Принципиально важным в данной технологии является наличие после ГП высокотемпературного нормализующего отжига (1120...1150oС) с жестко регламентированным законом охлаждения. Следует отметить, что производство стали по данному технологическому регламенту не всегда возможно в связи с отсутствием необходимого состава оборудования.To become a sulfonitride variant (see Fiedler HC A New High Jnduetion Grain Oriented 3% Silicon Jron // JEEE Trans. On Magnetics, 1977, v. 13. 5 P. 1433-1436) [3] has an increased content (compared with sulfide) carbon and aluminum. The main operations after hot rolling are normalization, single cold rolling, decarburization annealing and high temperature annealing. Magnetic induction in a field of 800 A / m - 1.89 ... 1.94 T - is the highest for finished steel, which is ensured by the formation of a superdense dispersed inhibitory phase during heat treatment (and not during hot rolling) and powerful force on the texture of steel, which is a single rolling. Fundamentally important in this technology is the presence of high-temperature normalizing annealing (1120 ... 1150 o С) after GP with a strictly regulated cooling law. It should be noted that steel production under this technological regulation is not always possible due to the lack of the necessary equipment.
К существенным недостаткам сульфидной и сульфонитридной технологий производства электротехнической анизотропной стали следует отнести, во-первых, наличие высокотемпературного нагрева слябов перед горячей прокаткой, являющегося сверхэнергоемкой операцией, требующей специального оборудования и, во-вторых, для стали с двойным ингибированием проведение после горячей прокатки дорогостоящего нормализующего отжига, также требующего дополнительного агрегата. Таким образом наименее затратной, не требующей дополнительного оборудования является нитридная технология производства электротехнической анизотропной стали. Однако магнитные свойства металла, произведенного по нитридной технологии, несколько уступают стали с исходным двойным ингибированием. Significant disadvantages of sulfide and sulfonitride technologies for the production of electrical anisotropic steel include, firstly, the presence of high-temperature heating of slabs before hot rolling, which is a super-energy-intensive operation that requires special equipment and, secondly, for hot-rolled steel, conducting an expensive normalizing operation after hot rolling annealing, also requiring an additional unit. Thus, the least expensive, not requiring additional equipment is nitride technology for the production of electrical anisotropic steel. However, the magnetic properties of the metal produced by nitride technology are somewhat inferior to steel with the initial double inhibition.
Наиболее близким аналогом к предложенному является известный способ производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, включающий выплавку стали, разливку, горячую прокатку, удаление окалины, две холодные прокатки с промежуточным обезуглероживающим отжигом, высокотемпературный и выпрямляющий отжиг (см. RU 2017837 С1, МПК 7 С 21 D 8/12, 15.08.1994) [4]. The closest analogue to the proposed one is the known method for the production of cold rolled electrical anisotropic steel, including steel smelting, casting, hot rolling, descaling, two cold rolling with intermediate decarburization annealing, high temperature and straightening annealing (see RU 2017837 C1, IPC 7 C 21
Техническим результатом изобретения является улучшение магнитных свойств стали с нитридным ингибированием до максимально высокого уровня, что обеспечивает возможность ее использования как в распределительном, так и в силовом трансформаторостроении. The technical result of the invention is to improve the magnetic properties of steel with nitride inhibition to the highest possible level, which makes it possible to use it both in distribution and power transformer construction.
Для достижения указанного технического результата в известном способе производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, включающем выплавку стали, разливку, горячую прокатку, удаление окалины, две холодные прокатки с промежуточным обезуглероживающим отжигом, высокотемпературный и выпрямляющий отжиг, выплавляют сталь, содержащую, мас.%:
Углерод - 0,021-0,055
Кремний - 2,8-3,6
Марганец - 0,1-0,3
Медь - 0,4-0,6
Алюминий кислоторастворимый - 0,011-0,018
Азот - 0,007-0,012
Железо и неизбежные
примеси - Остальное
а температуру конца горячей прокатки (Ткгп) выбирают, исходя из следующего выражения:
Ткгп={970-([%С]-0,018)•3000+([%Si]-2,8)(60}±20, oС,
где [%С] и [%Si] - концентрации углерода и кремния в стали, мас.%.To achieve the specified technical result in a known method for the production of cold rolled electrical anisotropic steel, including steel smelting, casting, hot rolling, descaling, two cold rolling with intermediate decarburization annealing, high temperature and straightening annealing, steel containing, wt.%: Is melted:
Carbon - 0.021-0.055
Silicon - 2.8-3.6
Manganese - 0.1-0.3
Copper - 0.4-0.6
Acid-soluble aluminum - 0.011-0.018
Nitrogen - 0.007-0.012
Iron and the Inevitable
impurities - the rest
and the temperature of the end of hot rolling (TKGP) is selected based on the following expression:
T kgn = {970 - ([% C] -0.018) • 3000 + ([% Si] -2.8) (60} ± 20, o C,
where [% C] and [% Si] are the concentrations of carbon and silicon in steel, wt.%.
В основу изобретения положены следующие закономерности. The invention is based on the following laws.
В процессе горячей прокатки закладываются основные структурные параметры, влияющие на процессы текстурообразования и в итоге на магнитные свойства готовой электротехнической стали. Влияние на структуро- и текстурообразование проявляется в наследовании исходной структуры горячекатаного подката по технологическим переделам сквозного цикла производства анизотропных сталей. Для того чтобы в процессе вторичной рекристаллизации в ЭАС сформировалась острая ребровая текстура, обеспечивающая высокие магнитные свойства, необходимым условием является наличие в структуре горячекатаной стали в подповерхностном слое (1/10-1/4 толщины) кристаллитов с ориентировкой {110} <001>. Причем чем острее данная ориентировка после ГП, тем совершеннее текстура в готовой стали. In the process of hot rolling, the basic structural parameters are laid that affect the texture formation processes and, as a result, the magnetic properties of the finished electrical steel. The influence on the structure and texture formation is manifested in the inheritance of the initial structure of the hot rolled steel according to the technological redistribution of the end-to-end anisotropic steel production cycle. In order for a sharp rib texture to provide high magnetic properties to form during secondary recrystallization in the EAS, a necessary condition is the presence of crystallites with the orientation {110} <001> in the structure of hot rolled steel in the subsurface layer (1 / 10-1 / 4 of the thickness). Moreover, the sharper this orientation after GP, the more perfect the texture in the finished steel.
Формирование особенностей структуры подката ЭАС происходит на стадии чистовой прокатки, где основную роль играют температурно-деформационные режимы обработки. Формирующаяся в процессе ГП текстурная неоднородность обусловлена различиями в траектории течения металла в поверхностных и центральных слоях при его прохождении через очаг деформации. Наиболее совершенной текстурой деформации {110}<001> - в поверхностном слое, {100}<011> - в центральной области обладают деформированные, но не рекристаллизованные зерна [5] . Процессы рекристаллизации, протекающие при ГП, способствуют рассеянию текстуры деформации. Чем выше степень рекристаллизации структуры, тем слабее в ней оказываются выражены деформационные ориентировки, и, соответственно, более рассеянной становится текстура подповерхностного слоя - { 110}<001>[6, 7]. The formation of the structural features of the EAS tackle occurs at the stage of finishing rolling, where the temperature-deformation processing regimes play the main role. The texture inhomogeneity formed during the HH process is due to differences in the path of metal flow in the surface and central layers as it passes through the deformation zone. The most perfect deformation texture {110} <001> - in the surface layer, {100} <011> - in the central region have deformed, but not recrystallized grains [5]. The processes of recrystallization that occur during HPE contribute to the scattering of the deformation texture. The higher the degree of recrystallization of the structure, the weaker the deformation orientations are expressed in it, and, accordingly, the texture of the subsurface layer becomes {more} {110} <001> [6, 7].
В зависимости от соотношения феррито- и аустенитообразующих элементов в стали (главным образом кремния и углерода) степень совершенства текстуры подповерхностного слоя может варьироваться в достаточно широких пределах. Повышение содержания углерода в ЭАС приводит к образованию большого количества аустенита (с последующим его распадом) в процессе ГП, следствием чего является развитие процесса рекристаллизации, интенсифицированной фазовой перекристаллизацией (фазовым наклепом). Процесс рекристаллизации приводит к замене текстуры деформации (в подповерхностных слоях совершенная текстура { 110} <001>) на ориентировки {110}<112>...<113>. Depending on the ratio of ferrite and austenite-forming elements in steel (mainly silicon and carbon), the degree of perfection of the texture of the subsurface layer can vary within wide enough limits. An increase in the carbon content in the EAS leads to the formation of a large amount of austenite (with its subsequent decay) during the GP process, which results in the development of a recrystallization process intensified by phase recrystallization (phase hardening). The process of recrystallization leads to the replacement of the deformation texture (in the subsurface layers the perfect texture {110} <001>) with orientations {110} <112> ... <113>.
В случае если ЭАС содержит после выплавки сравнительно малое количество углерода (С<0,025 мас. %, при Si>3,0 мас.%) в структуре стали при ГП практически отсутствует аустенит. Это также приводит при ГП к развитию процесса рекристаллизации, который характеризуется малым числом зародышей новых зерен, но при этом высокой подвижностью их границ. Следствием этого является получение в подповерхностном слое рекристаллизованной структуры с относительно крупным зерном, характеризующимся низким совершенством ребровой текстуры [6] . Кроме того, полное отсутствие аустенитной фазы в процессе ГП ЭАС отрицательно сказывается на формировании мелкодисперсной ингибиторной фазы, что связано с ранним выделением нитридов алюминия из твердого раствора (феррита) и, соответственно, их огрубления уже на последних стадиях высокотемпературной деформации. Получение устойчивой вторичной рекристаллизации (и соответствующего уровня магнитных свойств) в таком металле становится проблематичным. If the EAS contains, after smelting, a comparatively small amount of carbon (C <0.025 wt.%, With Si> 3.0 wt.%), Austenite is practically absent in the steel structure during HP. This also leads during GP to the development of a recrystallization process, which is characterized by a small number of nuclei of new grains, but at the same time a high mobility of their boundaries. The consequence of this is the obtaining in the subsurface layer of a recrystallized structure with a relatively large grain, characterized by low perfection of the rib texture [6]. In addition, the complete absence of the austenitic phase during the EAS GP negatively affects the formation of a finely dispersed inhibitor phase, which is associated with the early release of aluminum nitrides from solid solution (ferrite) and, accordingly, their coarsening already at the last stages of high temperature deformation. Obtaining stable secondary recrystallization (and the corresponding level of magnetic properties) in such a metal becomes problematic.
Из всех перечисленных закономерностей следует существование оптимального химического состава стали и параметров ГП, т.е. оптимального соотношения концентраций аустенито- и ферритообразующих элементов в металле (главным образом углерода и кремния) в сочетании с температурным интервалом ГП, обеспечивающих стабильно максимальный уровень магнитных свойств после завершения обработки ЭАС. Данный оптимум химического состава ЭАС нитридного варианта ингибирования был определен на основе статистического анализа магнитных свойств нескольких сот плавок стали, выплавленных на Магнитогорском и Ново-Липецком металлургических комбинатах и прошедших обработку на Верх-Исетском металлургическом заводе. Было показано, что рулоны стали, химический состав которых находился в следующих пределах: 2,8...3,4 мас.% кремния, 0,01...0,055 мас.% углерода, 0,1...0,3 мас.% марганца, 0,4...0,6 мас.% меди, 0,011. . . 0,018 мас. % кислотно-растворимого алюминия, 0.007...0.012 мас.% азота, стабильно имели после окончательной обработки повышенное значение магнитных свойств, соответствующее характеристикам высокопроницаемой стали класса HI-B, если соотношение концентраций углерода и кремния в стали удовлетворяло следующему выражению:
0.025≤([%С]-0,018)/([%Si]-2,8)<0,035, (1)
где [%С] и [%Si] - соответственно концентрации углерода и кремния в стали, маc. %.Of all these regularities, the existence of an optimal chemical composition of steel and GP parameters follows, i.e. the optimal ratio of the concentrations of austenite and ferrite-forming elements in the metal (mainly carbon and silicon) in combination with the temperature range of the GP, providing a stable maximum level of magnetic properties after completion of the EAS treatment. This optimum chemical composition of the EAS of the nitride inhibition variant was determined on the basis of a statistical analysis of the magnetic properties of several hundred steel melts smelted at the Magnitogorsk and Novo-Lipetsk metallurgical plants and processed at the Verkh-Isetsk Metallurgical Plant. It was shown that steel coils whose chemical composition was in the following limits: 2.8 ... 3.4 wt.% Silicon, 0.01 ... 0.055 wt.% Carbon, 0.1 ... 0.3 wt.% manganese, 0.4 ... 0.6 wt.% copper, 0.011. . . 0.018 wt. % acid-soluble aluminum, 0.007 ... 0.012 wt.% nitrogen, stably had after finishing a higher value of magnetic properties corresponding to the characteristics of high-permeability steel of class HI-B, if the ratio of the concentrations of carbon and silicon in the steel satisfied the following expression:
0.025≤ ([% C] -0.018) / ([% Si] -2.8) <0.035, (1)
where [% C] and [% Si] are the concentrations of carbon and silicon in steel, respectively, wt. %
Однако получение стабильной концентрации углерода при выплавке стали в столь узких пределах является достаточно сложной проблемой. По этой причине настоящее изобретение предусматривает выбор альтернативных средств, позволяющих стабильно получать ЭАС с достаточно высокими магнитными свойствами при значительно большей вариации углерода в стали. However, obtaining a stable carbon concentration during steelmaking within such narrow limits is a rather complicated problem. For this reason, the present invention provides for the selection of alternative means for stably obtaining EAS with sufficiently high magnetic properties with a significantly greater variation of carbon in steel.
С целью получения более совершенной текстуры подповерхностного слоя при высокотемпературной деформации стали необходимо заканчивать ГП при как можно более низких температурах. В этом случае прокатка будет происходить в температурном интервале, когда сталь находится преимущественно в однофазном (ферритном) состоянии, т. е. фазовая перекристаллизация не будет оказывать существенного влияния на процесс формирования текстуры. Как следствие этого в подповерхностном слое будет сохраняться текстура деформации - совершенная ориентировка {110}<001>. Причем чем выше в стали содержание углерода и ниже содержание кремния, тем шире температурная область существования аустенита, и, соответственно, при более низкой температуре необходимо вести окончание ГП (чистовую прокатку) для формирования текстуры достаточной степени совершенства в подповерхностном слое. Следует отметить, что уменьшение температуры конца ГП для металла с химическим составом, близким к оптимальному, не просто нецелесообразно, но вредно, поскольку оно ведет к раннему выпадению и огрублению AIN из твердого раствора и, соответственно, снижению эффективности ингибиторной фазы. Причем чем выше в стали концентрация углерода (т.е. чем больше в ней при ГП аустенита), тем ниже оказывается температурный интервал выделения мелкодисперсной фазы, и, соответственно, слабее эффект ослабления ингибирующей способности нитридов алюминия. In order to obtain a more perfect texture of the subsurface layer during high-temperature steel deformation, it is necessary to finish the GP at the lowest possible temperatures. In this case, rolling will occur in the temperature range when the steel is mainly in a single-phase (ferritic) state, i.e., phase recrystallization will not have a significant effect on the process of texture formation. As a result of this, the deformation texture will remain in the subsurface layer - perfect orientation {110} <001>. Moreover, the higher the carbon content in steel and the lower the silicon content, the wider the temperature range of austenite existence, and, accordingly, at a lower temperature, it is necessary to finish the GP (fine rolling) to form a texture of a sufficient degree of perfection in the subsurface layer. It should be noted that a decrease in the temperature of the end of a GP for a metal with a chemical composition close to optimal is not just impractical, but harmful, since it leads to early precipitation and coarsening of AIN from the solid solution and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the inhibitory phase. Moreover, the higher the carbon concentration in steel (i.e., the more austenite is in it), the lower the temperature range for the release of the finely dispersed phase, and, accordingly, the weaker the effect of weakening the inhibitory ability of aluminum nitrides.
Описанные качественные закономерности положены в основу главного из приемов настоящего изобретения. Количественные закономерности установлены экспериментально на представительной партии. Анализ корреляции между магнитными свойствами готовой ЭАС, содержанием углерода и кремния в стали после выплавки и температурой конца прокатки (Ткгп) позволил получить эмпирическую формулу для выбора оптимальной Ткгп (в градусах Цельсия) в зависимости от концентраций углерода [%С] и кремния [%Si] (в мас. %):
Ткгп={970-([%С]-0,018)(3000+([%Si]-2,8)•60)±20. (2)
Сущность изобретения иллюстрируется нижеприведенными примерами.The described qualitative laws form the basis of the main of the methods of the present invention. Quantitative patterns were established experimentally on a representative batch. An analysis of the correlation between the magnetic properties of the finished EAS, the carbon and silicon content in the steel after smelting, and the temperature of the end of rolling (T kgp ) allowed us to obtain an empirical formula for choosing the optimal T kgp (in degrees Celsius) depending on the concentrations of carbon [% C] and silicon [ % Si] (in wt.%):
T kgn = {970 - ([% C] -0.018) (3000 + ([% Si] -2.8) • 60) ± 20. (2)
The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. Серию плавок электротехнической стали (химический состав, мас. %: Si - 2,92-3,5; Mn - 0,15-0,22; С - 0,021-0,055; кислоторастворимый Аl - 0,013-0,015; N - 0,009-0,011; Сu - 0,45-0,51; остальное железо и неизбежные примеси) для исследований выплавляли в 350-тонных конверторах, разливали на МНЛЗ в слябы сечением 250х1080 мм, большую часть слябов от данной серии прокатывали на широкополосном стане горячей прокатки. Температура конца горячей прокатки составляла 930...970oС. Горячекатаные рулоны обрабатывали по схеме: удаление окалины, первая холодная прокатка на толщину 0,65 мм, обезуглероживающий отжиг, вторая холодная прокатка на толщину 0,30 мм, нанесение покрытия из окиси магния, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. После завершающей обработки производили измерения магнитных свойств полученной стали. Исходные концентрации углерода и кремния в стали, их отношение в соответствие с формулой, а также результаты измерений магнитных свойств готовой стали приведены в таблице 1.Example 1. A series of melts of electrical steel (chemical composition, wt.%: Si - 2.92-3.5; Mn - 0.15-0.22; C - 0.021-0.055; acid-soluble Al - 0.013-0.015; N - 0.009-0.011; Cu - 0.45-0.51; the remaining iron and unavoidable impurities) were smelted for research in 350-ton converters, cast on continuous casting machines in slabs with a cross section of 250x1080 mm, most of the slabs from this series were rolled on a broadband hot rolling mill . The temperature of the end of hot rolling was 930 ... 970 o C. Hot rolled coils were processed according to the scheme: descaling, the first cold rolling to a thickness of 0.65 mm, decarburizing annealing, the second cold rolling to a thickness of 0.30 mm, coating of magnesium oxide , high temperature and straightening annealing. After the final treatment, the magnetic properties of the obtained steel were measured. The initial concentration of carbon and silicon in steel, their ratio in accordance with the formula, as well as the measurement results of the magnetic properties of the finished steel are shown in table 1.
Как показывают приведенные результаты, наилучшие магнитные свойства имеют стали 9...11 с оптимальным соотношением аустенито- и ферритообразующих элементов. Более того, следует отметить, что чем ближе величина ([%С] - 0,018) / ([%Si] - 2,8) к оптимальной, тем лучше магнитные свойства готовой ЭАС. As the results show, the best magnetic properties are 9 ... 11 steel with an optimal ratio of austenitic and ferrite-forming elements. Moreover, it should be noted that the closer the value ([% C] - 0.018) / ([% Si] - 2.8) to the optimum, the better the magnetic properties of the finished EAS.
Пример 2. Часть слябов плавок 3, 5, 7 из примера 1 подвергали горячей прокатке с различной температурой ее окончания. Дальнейшая обработка металла происходила аналогично описанной в примере 1. Температуры конца горячей прокатки (фактические и рассчитанные по формуле (2)), а также результаты измерений магнитных свойств готовой стали приведены в таблице 2. Example 2. Part of the slabs of
Как показывают приведенные результаты, наилучшие магнитные свойства имеют полосы готовой ЭАС, горячая прокатка которых осуществлялась в соответствии с изобретением. As the results show, the best magnetic properties are the bands of the finished EAS, hot rolling which was carried out in accordance with the invention.
Источники информации
1. Сера в электротехнических сталях/ Молотилов Б.В., Петров А.К., Боревский В.М. и др.// М.: Металлургия, 1973. 176 с.Sources of information
1. Sulfur in electrical steel / Molotilov B.V., Petrov A.K., Borevsky V.M. et al., Moscow: Metallurgy, 1973.176 p.
2. Франценюк И. В., Казаджан В.Б., Барятинский В.П. Достижения в улучшении качества электротехнических сталей на НЛМК // Сталь. 1994. 10. С.35... 37. 2. Frantsenyuk I.V., Kazadzhan VB, Baryatinsky V.P. Achievements in improving the quality of electrical steel at NLMK // Steel. 1994.10. P. 35 ... 37.
3. Fiedler H.C. A New High Induction Grain Oriented 3% Silicon Iron // IEEE Trans. on Magnetics. 1977. V.13. 5. P.1433...1436. 3. Fiedler H.C. A New High
4. Патент Российской Федерации 2017837. Опубликован 15.08.94 (Заявка 5013424/02 от 29.11.91). Заверюха А.А., Шаршаков И.М., Калинин В.Н. и др. Способ производства анизотропной электротехнической стали. 4. Patent of the Russian Federation 2017837. Published on 08/15/94 (Application 5013424/02 of 11/29/91). Zaveryukha A.A., Sharshakov I.M., Kalinin V.N. et al. Method for the production of anisotropic electrical steel.
5. Пащенко С.В., Гольдштейн В.Я., Серый А.В., Гражданкин С.Н. Текстурообразование при горячей прокатке кремнистого сплава // ФММ. 1984. Т.58. Вып. 1. С.63...68. 5. Pashchenko S.V., Goldstein V.Ya., Sery A.V., Grazhdankin S.N. Texture formation during hot rolling of a silicon alloy // FMM. 1984.T.58. Vol. 1. S. 63 ... 68.
6. Влияние фазовой перекристаллизации на структуру подката электротехнической анизотропной стали/ Лобанов М.Л., Шабанов В.А., Цырлин М.Б., Минеев Ф.В.// Сталь. 2000 г. 2. С. 59...63. 6. The effect of phase recrystallization on the structure of the roll of electrical anisotropic steel / Lobanov M. L., Shabanov V. A., Tsyrlin M. B., Mineev F. V. // Steel. 2000 2.P. 59 ... 63.
7. Влияние температуры горячей прокатки на структуру и свойства электротехнической анизотропной стали /Лобанов М.Л., Шабанов В.А., Цырлин М.Б., Первушина О.В.// Сталь. 2001. 7. С.65...67. 7. The effect of hot rolling temperature on the structure and properties of electrical anisotropic steel / Lobanov M. L., Shabanov V. A., Tsyrlin M. B., Pervushina O. V. // Steel. 2001. 7. P.65 ... 67.
Claims (1)
Углерод - 0,021-0,055
Кремний - 2,8-3,6
Марганец - 0,1-0,3
Медь - 0,4-0,6
Алюминий кислотно-растворимый - 0,011-0,018
Азот - 0,007-0,012
Железо и неизбежные примеси - Остальное
а температуру конца горячей прокатки Ткгп выбирают, исходя из следующего выражения:
Ткгп={970-([%С]- 0,018)•3000+([%Si]-2,8)•60}±20, oС,
где [%С] и [%Si] - соответственно концентрации углерода и кремния в стали, мас.%.A method for the production of cold rolled electrical anisotropic steel, including steel smelting, casting, hot rolling, descaling, two cold rolling with intermediate decarburization annealing, high temperature and straightening annealing, characterized in that steel containing, wt.%: Is smelted:
Carbon - 0.021-0.055
Silicon - 2.8-3.6
Manganese - 0.1-0.3
Copper - 0.4-0.6
Acid-soluble aluminum - 0.011-0.018
Nitrogen - 0.007-0.012
Iron and Inevitable Impurities - Else
and the temperature of the end of the hot rolling T kgp choose, based on the following expression:
T kgn = {970 - ([% C] - 0.018) • 3000 + ([% Si] -2.8) • 60} ± 20, o C,
where [% C] and [% Si] are the concentrations of carbon and silicon in steel, wt.%, respectively.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116784A RU2199595C1 (en) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Process for making cold rolled electrical anisotropic steel |
AU2003207166A AU2003207166A1 (en) | 2002-06-25 | 2003-01-28 | Method for producing electric steel |
PCT/RU2003/000024 WO2004001075A1 (en) | 2002-06-25 | 2003-01-28 | Method for producing electric steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116784A RU2199595C1 (en) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Process for making cold rolled electrical anisotropic steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2199595C1 true RU2199595C1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20255814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002116784A RU2199595C1 (en) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Process for making cold rolled electrical anisotropic steel |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2003207166A1 (en) |
RU (1) | RU2199595C1 (en) |
WO (1) | WO2004001075A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450062C1 (en) * | 2008-03-25 | 2012-05-10 | Баошан Айрон Энд Стил Ко., Лтд | METHOD TO MANUFACTURE ORIENTED Si STEEL WITH HIGH ELECTROMAGNETIC PROPERTIES |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4311151C1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-07-28 | Thyssen Stahl Ag | Grain-orientated electro-steel sheets with good properties |
RU2142020C1 (en) * | 1999-04-30 | 1999-11-27 | Цырлин Михаил Борисович | Method of production of antisotropic electrical steel |
RU2175985C1 (en) * | 2001-04-19 | 2001-11-20 | Цырлин Михаил Борисович | Method of making electrical-sheet anisotropic steel |
RU2181786C1 (en) * | 2001-07-02 | 2002-04-27 | Цырлин Михаил Борисович | Anisotropic electrical steel and method of its production |
-
2002
- 2002-06-25 RU RU2002116784A patent/RU2199595C1/en active
-
2003
- 2003-01-28 AU AU2003207166A patent/AU2003207166A1/en not_active Abandoned
- 2003-01-28 WO PCT/RU2003/000024 patent/WO2004001075A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450062C1 (en) * | 2008-03-25 | 2012-05-10 | Баошан Айрон Энд Стил Ко., Лтд | METHOD TO MANUFACTURE ORIENTED Si STEEL WITH HIGH ELECTROMAGNETIC PROPERTIES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004001075A1 (en) | 2003-12-31 |
AU2003207166A1 (en) | 2004-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100441234B1 (en) | Grain-oriented electrical steel having high volume resistivity and method for manufacturing the same | |
JP6719903B2 (en) | Heat treatment method for manganese steel and manganese steel | |
EP1356127B9 (en) | Process for the production of grain oriented electrical steel strips | |
CN108998741A (en) | Manganese phase change induction plasticity steel and preparation method thereof in ultra-high strength and toughness | |
RU2288959C2 (en) | Method for producing electrical steel strips with oriented grains | |
KR20230118706A (en) | non-oriented electrical steel | |
JP2004526862A5 (en) | ||
Gao et al. | Primary recrystallization characteristics and magnetic properties improvement of high permeability grain-oriented silicon steel by trace Cr addition | |
JP7173286B2 (en) | Non-oriented electrical steel sheet | |
RU2199595C1 (en) | Process for making cold rolled electrical anisotropic steel | |
Bosnjak et al. | Effect of austenitising temperature on austempering kinetics of Ni-Mo alloyed ductile iron | |
JP3797165B2 (en) | High carbon steel sheet for processing with small in-plane anisotropy and method for producing the same | |
Elshaer et al. | Microstructure evolution, mechanical properties and strain hardening instability of low and medium carbon quenching & partitioning steels | |
RU2142020C1 (en) | Method of production of antisotropic electrical steel | |
JPH10140297A (en) | Primary-recrystallization-annealed sheet for grain oriented silicon steel sheet with high magnetic flux density | |
RU2216601C1 (en) | Method for producing electrical steel with high magnetic density | |
CN115198203A (en) | Non-oriented electrical steel plate free of normalizing intermediate annealing and manufacturing method thereof | |
RU2175985C1 (en) | Method of making electrical-sheet anisotropic steel | |
JP2004277760A (en) | Non-oriented electromagnetic steel sheet | |
RU2403293C1 (en) | Manufacturing method of anisotropic electrotechnical steel | |
CN108070785A (en) | The excellent high-carbon wire rod of ductility and its manufacturing method | |
RU2803300C1 (en) | Wear-resistant steel sheet and method for manufacturing wear-resistant steel sheet | |
RU2243282C1 (en) | Anisotropic electrical steel and method for production the same | |
KR20040057216A (en) | High strength hypereutectoid steel and method for manufacturing hypereutectoid steel rod wire using the same | |
JP2009084645A (en) | Soft magnetic steel member having excellent induction hardenability and cold forgeability, and high strength soft magnetic steel component |