RU2661967C1 - Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия - Google Patents

Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия Download PDF

Info

Publication number
RU2661967C1
RU2661967C1 RU2017112175A RU2017112175A RU2661967C1 RU 2661967 C1 RU2661967 C1 RU 2661967C1 RU 2017112175 A RU2017112175 A RU 2017112175A RU 2017112175 A RU2017112175 A RU 2017112175A RU 2661967 C1 RU2661967 C1 RU 2661967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnesium oxide
heat
coating
resistant coating
electrical insulation
Prior art date
Application number
RU2017112175A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Васильевич Бахтин
Игорь Викторович Горлов
Владимир Иванович Лавров
Александр Владимирович Кузьмин
Лариса Соломоновна Каренина
Екатерина Юрьевна Красильникова
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" filed Critical Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority to RU2017112175A priority Critical patent/RU2661967C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661967C1 publication Critical patent/RU2661967C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству электротехнической анизотропной стали, используемой для изготовления силовых и распределительных магнитопроводов трансформаторов. Для повышения качества термостойкого покрытия и, как следствие, высоких характеристик адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия в способе производства стали, включающем выплавку и разливку стали, горячую прокатку, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полосы в промежуточной толщине, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, термостойкое покрытие содержит оксид магния MgO, неактивные оксиды кремния, магния или их смесь, и пирогенный диоксид кремния при следующем соотношении, мас.ч: оксид магния 100, неактивные оксиды магния, кремния или их смесь 5-35 пирогенный диоксид кремния (аэросил) 0,5-2,0. При этом в качестве неактивного оксида магния может использоваться оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших высокотемпературный отжиг. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству электротехнической анизотропной стали (ЭАС) с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия, используемой для изготовления силовых и распределительных магнитопроводов трансформаторов.
Формирование грунтового слоя на поверхности полос ЭАС является необходимым условием получения качественного электроизоляционного покрытия с высокими техническими характеристиками (адгезия и коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия).
Грунтовый слой на поверхности полос ЭАС формируется в процессе высокотемпературного отжига (ВТО) в колпаковых печах при температуре 800-1050°C на основе слоя термостойкого покрытия, нанесенного на полосу непосредственно перед отжигом, и силиката железа, сформировавшегося в приповерхностных слоях полосы в процессе предшествующего обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига [1].
Обычно для нанесения термостойкого покрытия используют водную суспензию активного оксида магния.
В процессе приготовления суспензии часть активного оксида магния взаимодействует с водой и образует гидроксид, который при нагревании в процессе высокотемпературного отжига разлагается и образует в межвитковом пространстве плотно смотанных рулонов пары воды.
От количества водяного пара, выделившегося в процессе дегидратации термостойкого покрытия, зависит окислительный потенциал межвитковой атмосферы при ВТО. Поддержание оптимального окислительного потенциала является необходимым условием качественного грунтового слоя [2]. При высоком окислительном потенциале атмосферы формируется грунтовый слой с высоким содержанием оксидов железа, что ухудшает адгезию и товарный вид электроизоляционного покрытия. При низком окислительном потенциале оксид магния, не вступивший в реакцию, спекается на поверхности полосы и не удаляется при промывке полосы после ВТО, образуя дефекты в виде белесых полос и точек. Таким образом, характеристики термостойкого покрытия оказывают основное влияние на формирование грунтового слоя.
Регулирование окислительного потенциала проводится различными способами:
- регулированием длительности выдержки рулонов при ВТО в интервале температур разложения гидроксида магния;
- регулированием содержания водорода в атмосфере ВТО;
- введением в состав суспензии химических добавок, выделяющих в процессе ВТО гидроксил-ионы и хлорид-ионы.
Все эти способы недостаточно эффективны по следующим причинам - значительный градиент температуры как по сечению, так и по высоте рулона при ВТО; низкая газопроницаемость плотно смотанного рулона; неравномерное распределение гидроксил-ионов и хлорид-ионов, выделяющихся при разложении химических добавок, вследствие различной плотности смотки в рулоне из-за наличия дефектов геометрии полосы.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип к предложенному изобретению является способ производства электротехнической анизотропной стали, приведенный в патенте РФ №2380433, в котором для улучшения характеристик электроизоляционного покрытия на готовой стали используют введение в состав термостойкого покрытия компонентов кремнезема SiO2 и гидроксида магния Mg(OH)2.
Способ включает выплавку стали, горячую прокатку, двух- или однократную холодную прокатку полосы, обезуглероживающий отжиг в промежуточной или конечной толщине, травление полос перед нанесением термостойкого покрытия, нанесение термостойкого покрытия, содержащего оксид магния MgO, кремнезем SiO2 и гидроксид магния Mg(OH)2 при следующем соотношении компонентов (мас.ч.) 100:0,1-0,5:6-9 соответственно, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. Однако, в этом способе не учитываются следующие аспекты:
- формирование грунтового слоя проходит на основе пленки фаялита, образовавшегося в результате окисления поверхности металла в процессе высокотемпературного отжига парами воды, выделившимися при разложении гидроксида магния Mg(OH)2;
- пленка фаялита, сформированная таким образом, при отжиге в плотно-смотанном рулоне в колпаковой печи, имеет неравномерный характер по длине и ширине рулона, в отличие от пленки фаялита, сформированной при отжиге стальной полосы в проходной печи;
- вышеизложенные обстоятельства приводят к формированию неоднородного грунтового слоя по длине и ширине стальной полосы в рулоне при ВТО, и, как следствие, к производству продукции с нестабильными характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение качества грунтового покрытия и, как следствие, получения качественного электроизоляционного покрытия с высокими техническими характеристиками (адгезия и коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия) на готовой ЭАС.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе производства ЭАС в состав термостойкого покрытия на основе оксида магния (MgO) вводят неактивные оксиды кремния (SiO2), магния (MgO), или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
оксид магния 100
неактивные оксиды кремния, магния или их смесь 5-35
пирогенный диоксид кремния (аэросил) 0,5-2,0
В качестве неактивного оксида магния может применяться вторичный оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших ВТО.
Применение неактивных оксидов в составе термостойкого покрытия обеспечивает стабилизацию окислительного потенциала в межвитковом пространстве рулона в интервале температур формирования грунтового покрытия 800-1050°C.
Стабильность суспензии и ее равномерное нанесение на полосу при использовании инертных MgO и SiO2 обеспечивается добавкой нанодисперсного порошка пирогенного диоксида кремния (аэросила).
На основании проведенных лабораторных и промышленных опытов установлены граничные условия содержания неактивных оксидов магния и кремния.
Нижний предел содержания инертных оксидов магния и кремния обусловлен следующей причиной - снижение их содержания ниже 5 вес.ч. приводит к увеличению окислительного потенциала в межвитковом пространстве и, как следствие, к формированию неоднородного грунтового слоя с высоким содержанием оксидов железа (ухудшение товарного вида, адгезии коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия).
Верхний предел содержания неактивных оксидов магния и кремния обусловлен следующими причинами:
- увеличение содержания неактивных оксидов магния и кремния выше 35 вес.ч. приводит к снижению окислительного потенциала в межвитковом пространстве и, как следствие, к спеканию на поверхности полосы оксида магния и получению дефектов в виде белесых полос и точек, также приводящих к ухудшению товарного вида, адгезии коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия;
- снижением технологичности приготовления суспензии и, как следствие, дополнительным ухудшением качества электроизоляционного покрытия на готовой ЭАС.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявленного способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Применение изобретения позволяет улучшить адгезию электроизоляционного покрытия и повысить коэффициент электроизоляционного покрытия готовой ЭАС на 10-20 Ом⋅см2.
Ниже приведены варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в пределах формулы изобретения.
Пример
Серию плавок выплавляли в 150-тонных конвертерах (состав, мас.%: 3,10-3,14% Si, 0,032-0,-034% C, 0,003-0,004% S, 0,50-0,51% Cu, 0,015-0,017% Al, 0,010-0,011% N) разливали на УНРС на слябы, которые нагревались в нагревательных печах до температуры 1240-1260°C и затем прокатывались на непрерывном широкополосном стане горячей прокатки на полосы толщиной 2,5 мм. Горячекатаные полосы проходили травление. Травленые полосы подвергали двукратной холодной прокатке (на 4-клетевом стане «Тандем» на толщину 0,70 мм и реверсивном стане на толщину 0,27 мм). На холоднокатаные полосы после 2-й холодной прокатки наносили термостойкое покрытие. Затем полосы с нанесенным термостойким покрытием проходили высокотемпературный отжиг для проведения вторичной рекристаллизации. После высокотемпературного отжига в линии агрегата электроизоляционного покрытия на полосы наносили электроизоляционное покрытие и проводили выпрямляющий отжиг. После завершающей обработки производили измерения адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия.
Результаты адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия электротехнической анизотропной стали, произведенной по известному и заявляемому способам, приведены в таблице 1.
Как показывают приведенные результаты, наилучшие характеристики электроизоляционного покрытия имеет прокат готовой электротехнической анизотропной стали, нанесение термостойкого покрытия на который произведено в соответствии с заявляемым способом.
Figure 00000001
Figure 00000002

Claims (4)

1. Способ производства электротехнической анизотропной стальной полосы с электроизоляционным покрытием, имеющим высокие характеристики адгезии и коэффициента сопротивления, включающий выплавку и разливку стали, горячую прокатку на полосы, травление, двукратную холодную прокатку, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полосы в промежуточной толщине, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, нанесение электроизоляционного покрытия и выпрямляющий отжиг, отличающийся тем, что на полосу наносят термостойкое покрытие, содержащее оксид магния MgO, неактивные оксиды кремния, магния, или их смесь, и пирогенный диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
оксид магния 100
неактивные оксиды кремния, магния или их смесь 5-35 пирогенный диоксид кремния 0,5-2,0
2. Способ по п. 1, в котором в качестве неактивного оксида магния используют оксид магния, удаленный с поверхности полос, прошедших высокотемпературный отжиг.
RU2017112175A 2017-04-10 2017-04-10 Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия RU2661967C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112175A RU2661967C1 (ru) 2017-04-10 2017-04-10 Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112175A RU2661967C1 (ru) 2017-04-10 2017-04-10 Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2661967C1 true RU2661967C1 (ru) 2018-07-23

Family

ID=62981507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017112175A RU2661967C1 (ru) 2017-04-10 2017-04-10 Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661967C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2779121C1 (ru) * 2021-08-17 2022-09-01 Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Способ производства электротехнической анизотропной стали

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4287006A (en) * 1978-11-28 1981-09-01 Nippon Steel Corporation Annealing separator for grain oriented silicon steel strips
RU2380433C1 (ru) * 2009-04-15 2010-01-27 Лариса Соломоновна Каренина Способ производства электротехнической стали
JP2012092409A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法
RU2569267C1 (ru) * 2011-10-04 2015-11-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Отжиговый сепаратор для текстурированной электротехнической листовой стали
RU2595190C1 (ru) * 2012-07-26 2016-08-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ изготовления листа электротехнической текстурированной стали

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4287006A (en) * 1978-11-28 1981-09-01 Nippon Steel Corporation Annealing separator for grain oriented silicon steel strips
RU2380433C1 (ru) * 2009-04-15 2010-01-27 Лариса Соломоновна Каренина Способ производства электротехнической стали
JP2012092409A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法
RU2569267C1 (ru) * 2011-10-04 2015-11-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Отжиговый сепаратор для текстурированной электротехнической листовой стали
RU2595190C1 (ru) * 2012-07-26 2016-08-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ изготовления листа электротехнической текстурированной стали

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805665C1 (ru) * 2020-06-24 2023-10-23 Ниппон Стил Корпорейшн Способ производства листа анизотропной электротехнической стали
RU2823254C2 (ru) * 2021-04-06 2024-07-22 Ниппон Стил Корпорейшн Лист анизотропной электротехнической стали и способ формирования изоляционного покрытия
RU2823213C2 (ru) * 2021-04-06 2024-07-22 Ниппон Стил Корпорейшн Лист анизотропной электротехнической стали и способ формирования изоляционного покрытия
RU2825096C2 (ru) * 2021-04-06 2024-08-20 Ниппон Стил Корпорейшн Лист анизотропной электротехнической стали и способ формирования изоляционного покрытия
RU2779121C1 (ru) * 2021-08-17 2022-09-01 Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Способ производства электротехнической анизотропной стали

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6931380B2 (ja) 方向性電磁鋼板用絶縁被膜組成物、これを利用した方向性電磁鋼板の絶縁被膜形成方法、及び方向性電磁鋼板
JP6168173B2 (ja) 方向性電磁鋼板とその製造方法
EP2843069B1 (en) Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing same
RU2593051C1 (ru) Способ изготовления листа текстурованной электротехнической стали
JP6463458B2 (ja) 方向性電磁鋼板用予備コーティング剤組成物、これを含む方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2016031178A1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6995010B2 (ja) 改良されたフォルステライト被膜特性を有する方向性珪素鋼の製造方法
EP3225701A1 (en) Annealing separator composition for oriented electrical steel sheet, and method for manufacturing oriented electrical steel sheet using same
WO2021261518A1 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
RU2661967C1 (ru) Способ производства электротехнической анизотропной стали с высокими характеристиками адгезии и коэффициента сопротивления электроизоляционного покрытия
JP2016196669A (ja) 一方向性電磁鋼板と一方向性電磁鋼板用脱炭板及びそれらの製造方法
JP5418844B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP3921806B2 (ja) 方向性珪素鋼板の製造方法
JP6844110B2 (ja) 一方向性電磁鋼板の製造方法及び一方向性電磁鋼板用原板の製造方法
JP5853968B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP3890711B2 (ja) コイル内で均一な表面性状を有する方向性電磁鋼板の製造方法
JP2020111816A (ja) 方向性電磁鋼板及びその製造方法
JPH0699812B2 (ja) 磁気特性及び皮膜特性の優れた方向性電磁鋼板の絶縁皮膜処理方法
JP2014173098A (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
KR102223271B1 (ko) 방향성 전기강판의 탈지제 및 이를 이용한 탈지방법
JP7529978B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP7214974B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JPS6039123A (ja) 鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法
JP7184098B2 (ja) 方向性電磁鋼板、焼鈍分離剤、及び方向性電磁鋼板の製造方法
JP3148094B2 (ja) 鉄損の低い鏡面方向性電磁鋼板の製造方法