RU2621205C2

RU2621205C2 - Procedure for production of electro-technical steel

Info

Publication number: RU2621205C2
Application number: RU2015150157A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Губернаторов; Татьяна Сергеевна Сычева; Станислав Александрович Ольков
Priority date: 2015-11-23
Filing date: 2015-11-23
Publication date: 2017-06-01
Also published as: RU2015150157A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: production method of the electrical steel strip includes steel smelting and casting, hot rolling, two cold rolling of the strips in rolling stand mill work rolls, decarburizing annealing, heat-resistant coating, high-temperature annealing and straightening strip annealing with electrical insulating coating. After the final cold rolling, a strip compression with a degree of no more than 10% is carried out to reduce the roughness of its surface by pulling the cold rolled strip through the work rolls of the mill with the drive disconnected. The proposed method is very technological, since the compression can be carried out by pulling the strip in the cold rolling mill with the work roll drive disconnected by means of reels, without the need for additional equipment. The compression operation provides a very smooth surface and the necessary flatness of the electrical steel strip.

EFFECT: decrease in the roughness of the strip surface, decrease in the specific magnetic losses.

1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для улучшения эксплуатационных характеристик холоднокатаных электротехнических полос сталей.The invention relates to metallurgy and can be used to improve the operational characteristics of cold-rolled electrical steel strips.

Ускоренное развитие электроэнергетики и прогресс в производстве электротехнического оборудования диктуют необходимость постоянного повышения качества используемых электротехнических материалов и, в частности, улучшения магнитных свойств электротехнической анизотропной стали (ЭАС). Магнитные свойства ЭАС (особенно удельные магнитные потери P_1,7/50) определяет магнитная доменная структура (размер, конфигурация и расположение областей самопроизвольной намагниченности в кристаллитах - магнитных доменов) и ее динамическое поведение (перестройка путем перемещения границ доменов) при намагничивании и перемагничивании, которые в значительной степени зависят от геометрии холоднокатаной полосы. Под геометрией полосы следует понимать ее планшетность (плоскостность) и состояние поверхности (шероховатость). Задача получения полосы с гладкой поверхностью является наиболее перспективным направлением исследований по улучшению магнитных свойств ЭАС [Редикульцев А.А., Цырлин М.Б. Производство электротехнических сталей: вчера, сегодня, завтра. Черная металлургия. 2013. №1. С. 44-63].The accelerated development of the electric power industry and progress in the production of electrical equipment dictate the need to constantly improve the quality of the electrical materials used and, in particular, to improve the magnetic properties of electrical anisotropic steel (EAS). The magnetic properties of an EAS (especially specific magnetic losses P _{1.7 / 50} ) are determined by the magnetic domain structure (size, configuration and location of spontaneous magnetization regions in crystallites - magnetic domains) and its dynamic behavior (rearrangement by moving domain boundaries) during magnetization and magnetization reversal, which are heavily dependent on the geometry of the cold rolled strip. The geometry of a strip should be understood as its flatness (flatness) and surface condition (roughness). The task of obtaining a strip with a smooth surface is the most promising area of research to improve the magnetic properties of EAS [Redikultsev AA, Tsyrlin MB Production of electrical steel: yesterday, today, tomorrow. Ferrous metallurgy. 2013. No1. S. 44-63].

При изучении поверхности прокатанных на конечную толщину полос ЭАС, произведенных на ОАО «Ашинский металлургический завод» и ООО «ВИЗ-Сталь», обнаружен волнообразный микрорельеф - гофры, расположенные вдоль и поперек направления прокатки. Такой рельеф не имеет ничего общего с нарушениями планшетности полосы (елочкой, коробоватостью и т.п.), причины появления которых давно известны [Лифанов В.Ф. Прокатка трансформаторной стали. - М.: Металлургия, 1975. 200 с.]. Наблюдаемый микрорельеф, как показано в [Губернаторов В.В., Соколов Б.К., Гервасьева И.В., Владимиров Л.Р. О формировании полосовых структур в структурно однородных материалах при деформации. Физическая мезомеханика. 1999. Т. 2. №1-2. С. 156-162], неизбежно сопутствует прокатке (особенно листовой). Образование такой шероховатости является следствием градиента напряженно-деформированного состояния по сечению полосы и стесненности течения различных слоев металла в очаге деформации [Губернаторов В.В., Владимиров Л.Р., Сычева Т.С., Долгих Д.В. Явление гофрирования и формирование структуры и текстуры в металлических материалах при деформации и рекристаллизации: 1. Геометрическая модель пластического течения структурно-однородных сред при прокатке. Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4. №5. С. 97-101]. Наличие выступов и впадин (более ±2 мкм) на поверхности препятствует перемещению границ магнитных доменов при перемагничивании и существенно ухудшает магнитные свойства ЭАС.When studying the surface of EAS strips rolled to a final thickness produced at JSC Ashinsky Metallurgical Plant and LLC VIZ-Steel, a wave-like microrelief, corrugations, located along and across the direction of rolling, was discovered. Such a relief has nothing to do with violations of the strip flatness (herringbone, boxing, etc.), the causes of which have long been known [Lifanov V.F. Transformer steel rolling. - M.: Metallurgy, 1975. 200 p.]. The observed microrelief, as shown in [Governors V.V., Sokolov B.K., Gervasieva I.V., Vladimirov L.R. On the formation of strip structures in structurally homogeneous materials during deformation. Physical mesomechanics. 1999. T. 2. No. 1-2. S. 156-162], inevitably accompanies rolling (especially sheet). The formation of such a roughness is a consequence of the gradient of the stress-strain state along the cross section of the strip and the tightness of the flow of various metal layers in the deformation zone [Governors VV, Vladimirov LR, Sycheva TS, Dolgikh DV The phenomenon of corrugation and the formation of structure and texture in metallic materials during deformation and recrystallization: 1. A geometric model of the plastic flow of structurally homogeneous media during rolling. Physical mesomechanics. 2001. V. 4. No. 5. S. 97-101]. The presence of protrusions and depressions (more than ± 2 μm) on the surface prevents the movement of the boundaries of the magnetic domains during magnetization reversal and significantly impairs the magnetic properties of the EAS.

Известны способы производства ЭАС, в которых наряду с базовым набором операций, который включает выплавку и разливку стали, горячую прокатку, двух- или однократную холодную прокатку полосы, обезуглероживающий отжиг в промежуточной или конечной толщине, нанесение термостойкого антипригарного покрытия, высокотемпературный отжиг, выпрямляющий отжиг и нанесение электроизоляционного покрытия, для повышения уровня магнитных свойств предложены дополнительные операции по улучшению геометрии полосы.Known methods for the production of EAS, in which, along with a basic set of operations, which includes steel smelting and casting, hot rolling, double or single cold strip rolling, decarburizing annealing in an intermediate or final thickness, applying heat-resistant non-stick coating, high temperature annealing, straightening annealing and applying an insulating coating, to improve the level of magnetic properties, additional operations are proposed to improve the geometry of the strip.

В способе производства тонколистовой электротехнической анизотропной стали [Патент РФ №2233892] в базовом наборе операций после второй холодной прокатки добавляют правку предварительно подогретой до 50-200°С полосы путем растяжения с изгибом. Этот способ может повлиять только на планшетность полосы, а шероховатость может даже усугубиться; кроме того, дополнительный подогрев требует увеличения затрат.In the method for the production of sheet electrotechnical anisotropic steel [RF Patent No. 2233892] in the basic set of operations after the second cold rolling, the dressing of a strip preheated to 50-200 ° C. by stretching with bending is added. This method can only affect the flatness of the strip, and the roughness can even worsen; in addition, additional heating requires an increase in costs.

В способе производства анизотропной электротехнической стали [Заявка РФ №92010347] в базовом наборе операций выпрямляющий отжиг ведут совместно с пластической деформацией полосы в диапазоне 0,3-0,6% путем растяжения в направлении прокатки. Но таким способом можно устранить только рулонную кривизну.In the method for producing anisotropic electrical steel [RF Application No. 92010347] in the basic set of operations, rectifying annealing is carried out together with plastic deformation of the strip in the range of 0.3-0.6% by stretching in the rolling direction. But in this way, only roll curvature can be eliminated.

В способе получения листовой электротехнической стали с ориентированными зернами и повышенными магнитными характеристиками. [Заявка Японии №63-295338] в базовом наборе операций шероховатость поверхности листа регулируют в пределах 6-15 мкм путем проведения холодной прокатки до получения полосы конечной толщины за ≥2 прохода. Наличие такого грубого рельефа, несомненно, отрицательно влияет на уровень магнитных свойств, а увеличение числа проходов >2 ведет к удорожанию производства.In the method of producing sheet electrical steel with oriented grains and increased magnetic characteristics. [Japanese application No. 63-295338] in the basic set of operations, the surface roughness of the sheet is controlled within 6-15 μm by cold rolling to obtain a strip of final thickness in ≥2 passes. The presence of such a rough relief, undoubtedly, negatively affects the level of magnetic properties, and an increase in the number of passes> 2 leads to a rise in the cost of production.

В способе изготовления анизотропной кремнистой стали с низкими потерями в железе [Заявка Японии №60-146709] в базовом наборе операций после высокотемпературного отжига поверхность полосы полируют до средней высоты микронеровностей ≤0,4 мкм. Способ дает желаемый результат, но очень нетехнологичен, так как нереально полировать тысячи тонн продукции.In a method for manufacturing anisotropic silicon steel with low iron loss [Japanese Application No. 60-146709] in the basic set of operations after high-temperature annealing, the strip surface is polished to an average microroughness height of ≤0.4 μm. The method gives the desired result, but is very low-tech, since it is unrealistic to polish thousands of tons of products.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ производства анизотропной электротехнической стали [Патент РФ №2098493], включающий выплавку стали, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг в промежуточной или конечной толщине, предварительный отжиг в колпаковой или проходной печи, дрессировку отожженных при 550-800°С полос, нанесение защитного покрытия, высокотемпературный отжиг, выпрямляющий отжиг с нанесением электроизоляционного покрытия.Closest to the technical nature of the claimed is a method for the production of anisotropic electrical steel [RF Patent No. 2098493], which includes steel smelting, hot rolling, pickling, double cold rolling, decarburization annealing in an intermediate or final thickness, preliminary annealing in a bell or passage furnace, tempering strips annealed at 550-800 ° С, applying a protective coating, high-temperature annealing, straightening annealing with applying an insulating coating.

Дрессировка - это холодная прокатка с малыми обжатиями, которая проводится, прежде всего, для улучшения плоскостности полосы [Зотова В.Ф., Елина В.Е. Холодная прокатка металла. - М: Металлургия. 1988. С. 193-196.].Training is a cold rolling with small reductions, which is carried out primarily to improve the flatness of the strip [Zotova V.F., Elina V.E. Cold rolling of metal. - M: Metallurgy. 1988. S. 193-196.].

Недостатки этого способа: он не может гарантировать исчезновения шероховатости на поверхности полосы в силу неизбежного образования собственного микрорельефа по причине неоднородности напряженно-деформированного состояния и стесненности течения металла в очаге деформации; малые степени деформации при дрессировке могут оказаться критическими, что повлечет образование аномально крупного зерна при последующем высокотемпературном отжиге, то есть ухудшение структуры и текстуры, а значит, и магнитных свойств; дрессировка требует проведения предварительного отжига, что ведет к увеличению себестоимости продукции.The disadvantages of this method: it cannot guarantee the disappearance of roughness on the strip surface due to the inevitable formation of its own microrelief due to the heterogeneity of the stress-strain state and the tightness of the metal flow in the deformation zone; small degrees of deformation during training can be critical, which will lead to the formation of abnormally large grains during subsequent high-temperature annealing, that is, a deterioration in the structure and texture, and hence the magnetic properties; training requires preliminary annealing, which leads to an increase in the cost of production.

В основу заявляемого изобретения положена задача уменьшения удельных магнитных потерь за счет уменьшения шероховатости поверхности полосы после холодной прокатки на конечную толщину.The basis of the claimed invention is the task of reducing specific magnetic losses by reducing the surface roughness of the strip after cold rolling to a final thickness.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства полосы из электротехнической стали, включающем выплавку и разливку стали, горячую прокатку, две холодные прокатки полосы в рабочих валках клети прокатного стана, обезуглероживающий отжиг, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг и выпрямляющий отжиг полосы с нанесением электроизоляционного покрытия, согласно изобретению после окончательной холодной прокатки осуществляют обжатие полосы со степенью не более 10% для уменьшения шероховатости ее поверхности путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе.The problem is solved in that in a method for the production of strips of electrical steel, including steel smelting and casting, hot rolling, two cold rolling strips in the work rolls of the mill stand, decarburizing annealing, applying a heat-resistant coating, high-temperature annealing and straightening annealing of the strip with the application of electrical insulation the coatings according to the invention, after the final cold rolling, they compress the strip with a degree of not more than 10% to reduce its surface roughness by drawing a cold-rolled strip through the mill work rolls with the drive turned off.

Суть изобретения заключается в следующем. Рельеф поверхности полосы ЭАС формируется при холодной прокатке. Поэтому предлагается после окончательной холодной прокатки в техпроцесс производства ЭАС включить операцию обжатия полосы для улучшения поверхности полосы. Эту операцию можно провести путем протяжки полосы с минимальным обжатием, например, на стане для холодной прокатки при отключенном приводе рабочих валков с помощью моталок, без привлечения дополнительного оборудования. Операция обжатия обеспечивает весьма гладкую поверхность и необходимую планшетность [Днестровский Н.З. Волочение цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургиздат, 1954. 271 с.]. Приобретенный при этом дополнительный наклеп слишком незначителен по сравнению со степенью холодной прокатки (которая составляет ~70%) и не влияет на последующие стадии производства ЭАС. В результате включения в техпроцесс операции обжатия путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе достигается: улучшение магнитных свойств готовой стали, так как удалены помехи на ее поверхности, препятствующие перемещению границ магнитных доменов при перемагничивании; повышение качества термостойкого и электроизоляционного покрытий и экономия материалов для них, так как эти показатели существенно зависят от состояния покрываемой поверхности.The essence of the invention is as follows. The surface relief of the EAS strip is formed during cold rolling. Therefore, it is proposed that, after the final cold rolling, the operation of compressing the strip to improve the surface of the strip be included in the EAS manufacturing process. This operation can be carried out by pulling the strip with minimal compression, for example, on a cold rolling mill with the drive of the work rolls turned off using winders, without involving additional equipment. The compression operation provides a very smooth surface and the necessary flatness [Dniester N.Z. Drawing of non-ferrous metals and alloys. - M.: Metallurgizdat, 1954. 271 p.]. The additional hardening acquired in this case is too insignificant in comparison with the degree of cold rolling (which is ~ 70%) and does not affect the subsequent stages of production of EAS. As a result of the inclusion in the manufacturing process of the reduction operation by drawing a cold-rolled strip through the mill work rolls with the drive turned off, the following is achieved: improving the magnetic properties of the finished steel, since the interference on its surface is removed, which impedes the movement of the magnetic domain boundaries during magnetization reversal; improving the quality of heat-resistant and electrical insulating coatings and saving materials for them, since these indicators significantly depend on the condition of the surface to be coated.

Таким образом, новый технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением, заключается в уменьшении шероховатости поверхности полосы ЭАС путем включения операции обжатия путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе после окончательной холодной прокатки, что приводит к уменьшению удельных магнитных потерь на 10%.Thus, the new technical result provided by the claimed invention is to reduce the surface roughness of the EAS strip by turning on the crimping operation by pulling the cold rolled strip through the mill work rolls with the drive switched off after the final cold rolling, which leads to a decrease in specific magnetic losses by 10%.

Способ осуществлялся следующим образом.The method was carried out as follows.

На холоднокатаных полосках ЭАС (состав: кремний 3.00, углерод 0.030, медь 0.50, алюминий 0.010, азот 0.011, марганец 0.30 мас.%, остальное железо) размером 0,23×30×280 мм, имеющих гофры на поверхности с высотой выступов до 2,5 мкм, устраняли рельеф обжатием со степенью 3% на лабораторном стане кварто при комнатной температуре. При этом высота выступов уменьшилась до 0,5 мкм. Затем был произведен высокотемпературный отжиг гладких и шероховатых полосок при 1150°С в течение 24 часов, после которого были измерены магнитные свойства. В таблице приведены данные, полученные при реализации заявляемого способа, в сравнении со способом производства ЭАС, осуществляемым в отечественной промышленности [Производство анизотропной электротехнической стали: Сквозная технологическая инструкция ТИ 106 ПХЛ 2-16-95. - Липецк, АО НЛМК, 1995], взятым за базу сравнения. Их анализ (см. Таблицу) показывает, что включение операции обжатия привело к уменьшению показателя индукции B₈₀₀ на 5,7%, то есть совершенство зерен и острота кристаллографической текстуры после высокотемпературного отжига не снижаются, а даже немного повышаются; а магнитные потери P_1,7/50 снижаются на 10%. Снижение магнитных потерь обусловлено тем, что при обжатии путем протяжки холоднокатаной полосы через рабочие валки стана при отключенном приводе ликвидируется шероховатость полосы, препятствующая перемещению границ магнитных доменов при перемагничивании.On cold-rolled strips of EAS (composition: silicon 3.00, carbon 0.030, copper 0.50, aluminum 0.010, nitrogen 0.011, manganese 0.30 wt.%, The rest is iron) 0.23 × 30 × 280 mm in size, having corrugations on the surface with a protrusion height of up to 2 , 5 μm, the relief was eliminated by compression with a degree of 3% on a quarto laboratory mill at room temperature. In this case, the height of the protrusions decreased to 0.5 μm. Then, high-temperature annealing of smooth and rough strips was performed at 1150 ° C for 24 hours, after which the magnetic properties were measured. The table shows the data obtained during the implementation of the proposed method, in comparison with the method of production of EAS, carried out in the domestic industry [Production of anisotropic electrical steel: Through technological instruction TI 106 PHL 2-16-95. - Lipetsk, AO NLMK, 1995], taken as a comparison base. Their analysis (see the Table) shows that the inclusion of the reduction operation led to a decrease in the induction rate of B ₈₀₀ by 5.7%, that is, the perfection of the grains and the sharpness of the crystallographic texture after high-temperature annealing do not decrease, but even increase slightly; and magnetic losses P _{1.7 / 50} are reduced by 10%. The reduction of magnetic losses is due to the fact that during compression by drawing a cold-rolled strip through the mill work rolls with the drive switched off, the strip roughness is eliminated, which prevents the magnetic domain boundaries from moving during magnetization reversal.

Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполнена, при этом достигается получение технического результата, заключающегося в уменьшении шероховатости поверхности полосы ЭАС, путем включения операции обжатия после окончательной холодной прокатки.Based on the data in the table, we can conclude that the problem the technical solution is aimed at has been completed, while achieving the technical result of reducing the surface roughness of the EAS strip by turning on the crimping operation after the final cold rolling.

Claims

A method of manufacturing a strip of electrical steel, including steel smelting and casting, hot rolling, two cold rolling strips in the work rolls of a mill stand, decarburizing annealing, applying a heat-resistant coating, high temperature annealing and straightening annealing of a strip with applying an insulating coating, characterized in that after the final cold rolling, they compress the strip with a degree of not more than 10% to reduce the roughness of its surface by drawing a cold-rolled strip through es mill work rolls when the drive is disabled.