Способ производства электротехнической стали

 

Сущность изобретения: в способе производства электротехнической стали, включающем выплавку, горячую прокатку с температурой конца прокатки t_кп 1100 800°С и температурой смотки t_см ниже 700°С, холодную прокатку, рекристаллизационный, обезуглероживающий и высокотемпературный отжиги, охлаждение подката от t_кп до t_см ведут по зависимости где l 2,14 основание логарифма; l_x=v_пt длина участка от выхода из клети, м; v_п скорость подката, м/с; t время, с; l_ох общая длина участка от клети до моталки, м; К 0,4 0,6.

Изобретение относится к металлургии и может применяться при производстве электротехнической стали из железокремнистой стали.

Известный способ изготовления электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку с заданной температурой окончания чистовой прокатки (t_кп) в диапазоне 1100-900^оС, с заданной температурой смотки (t_см) в диапазоне 700-620^оС, холодную прокатку в одну стадию или в две стадии с промежуточным и заключительным рекристаллизационным и обезуглероживающими отжигами при 700-850^оС, высокотемпературный отжиг при 1100-1200^оС в защитной атмосфере.

При производстве стали известными способами травление окалины происходит неравномерно по длине раската, а скорость травления недостаточно высокая. Недотравы снижают магнитные свойства стали, а повышение времени травления помимо снижения производительности процесса приводит к вытравливанию непосредственно стали, что увеличивает расходный коэффициент на единицу продукции.

В качестве прототипа выбран способ, согласно которому производство электротехнической стали включает выплавку, горячую прокатку с t_кп1100-900^оС и t_см 700-620^оС с неконтролируемым режимом изменения скорости охлаждения, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины в одну или в две стадии, рекристаллизационный, обезуглероживающий и высокотемпературный отжиг в защитной атмосфере.

Недостатки прототипа низкая скорость и неравномерность травления окалины, значительный расходный коэффициент на производство единицы продукции и недостаточно высокие магнитные свойства стали. Установлено, что при охлаждении горячекатаного подката по прототипу в окалине формируется плохорастворимый слой магнетита Fe₃O₄ с включениями карбидов Fe₃С. Распределение магнетита по поверхности подката неравномерно, что помимо снижения скорости травления приводит к неравномерному травлению окалины. Частично нетравленый слой Fe₃O₄ с Fe₃C ухудшает общий уровень свойств стали и обуславливает значительную неравномерность свойств по длине рулона. Заведомо высокое время травления, обеспечивающее стравливание окалины со всей поверхности стали по прототипу ведет к стравливанию непосредственно стали, что существенно повышает расходный коэффициент помимо увеличения расходного коэффициент вследствие отбраковки недотравов. Кроме того, стравливание внешнего слоя стали отрицательно отражается на формирование структуры готовой стали.

После смотки подката в рулон по прототипу имеет место вторичное окисление стали уже в рулоне с образованием труднорастворимой окалины. Поскольку условия охлаждения резко неравномерны по длине полосы в рулоне, вторичное окисление полосы ухудшает равномерность травления и магнитные свойства стали. Снижение t_см по прототипу ниже 620^оС повышает жесткость подката, затрудняет плотную намотку рулона и усиливает вторичное окисление стали, повышает хрупкость подката.

Цель изобретения улучшение магнитных свойств стали, повышение скорости травления и равномерности травления окалины, снижение расходного коэффициента и устранение вторичного окисления подката при снижении температуры смотки t_см до 560^оС.

Цель достигается тем, что в способе производства электротехнической стали, включающем выплавку, горячую прокатку с t_кп 1100-900^оС и t_см700-560^оС, травление окалины, холодную прокатку до конечной толщины в одну стадию или в две стадии с промежуточным и заключительным рекристаллизационным и обезуглероживающим высокотемпературным отжигами в защитной атмосфере, охлаждение подката от t_кп до t_см ведут неравномерно с высокой скоростью на первой стадии охлаждения и низкой скоростью на конечной стадии охлаждения. Изменение температуры подката в процессе охлаждения поддерживают согласно зависимости t_под t_кпe 1-K1- , C, где l_x=V_пt длина участка от выхода подката из клети, м; V_п скорость подката, м/с; t время, с; l_ох длина участка охлаждения от выхода полосы из клети до моталки, м; К 0,4-0,6, е 2,14 основание натурального логарифма.

Установлено, что при охлаждении горячекатаного подката с повышением скорости охлаждения на первом этапе охлаждения и снижении скорости на завершающих этапах по заявляемой зависимости изменения температуры подката с коэффициентом К= 0,4-0,6 в окалине подката формируются легкотравимый вюстит FeO.

Низкая скорость охлаждения подката на завершающей стадии при достаточно высокой общей скорости охлаждения, сохраняя в окалине вюстит, не приводит к упрочнению подката перед намоткой в рулон с t_см до 560^оС, что позволяет обеспечить плотную смотку рулона. Плотная смотка вместе со снижением t_см позволяет устранить вторичное окисление подката.

Установлено, что при К<0,4 охлаждение подката приближается к прототипу. При этом образуется, главным образом, магнетит Fe₃O₄ с вкраплениями карбидов Fe₃C. При К>0,6 повышенная скорость охлаждения на первых этапах охлаждения приводит к упрочнению подката перед намоткой в рулон, усиливает вторичное окисление подката.

П р и м е р. Железокремнистый сплав (Fe+3% кремния) прошел горячую прокатку с t_кп 1100-900^оС в t_см 700-570^оС и охлаждением по предлагаемому способу. Изменение температуры подката в процессе охлаждения регулировали посредством душирующих устройств по линии охлаждения с регулируемой подачей воды. Травление окалины вели в растворе серной кислоты с содержанием Р₂SO₄ 210 г/л и Fe⁺² 50 г/л с температурой 80^оС.

Для сравнения образцы прошли охлаждение по прототипу с неконтролируемым режимом изменения скорости охлаждения. Образцы, полученные предлагаемым способом и по прототипу прошли травление в равных условиях за 2 мин. При наличии недотравов определялось время, необходимое для полного стравливания окалины. После травления подкат прошел холодную прокатку до конечной толщины 0,35 мм с промежуточным рекристаллизационным отжигом при 850^оС (толщина полосы 0,65 мм), рекристаллизационный обезуглероживающий отжиг при 850^оС и высокотемпературный отжиг при 1150^оС. Результаты испытаний некоторых образцов даны в таблице.

Попытки снизить t_см при охлаждении по прототипу до 580^оС приведи к распушиванию рулона и повышенному вторичному окислению, усилению хрупкости железокремнистого сплава при дальнейшей обработке.

Опытное опробование показало, что предлагаемый способ повышает скорость травления окалины на 20-40% позволяет устранить недотравы, снижает расходный коэффициент на единицу продукции на 5-12% улучшает средние магнитные свойства на 2-5% Таким образом, предлагаемый способ изготовления электротехнической стали отличается от известных тем, что: охлаждение подката от t_кп 1100-900^оС до t_см 700-570^оС ведут с заданным режимом изменения скорости охлаждения; изменение температуры подката при охлаждении поддерживают по зависимости.

Применение предлагаемого способа улучшает магнитные свойства стали, повышает скорость и равномерность травления окалины, снижает расходный коэффициент на производство единицы продукции, обеспечивает снижение температуры смотки t_см до 560^оС.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, включающий выплавку, горячую прокатку с температурой t_к.п конца чистовой прокатки 1100 900^oС и температурой смотки t см < 700^oС, травление окалины, холодную прокатку, рекристаллизационный, обезуглероживающий и высокотемпературный отжиг, отличающийся тем, что охлаждение от температуры конца прокатки до температуры смотки осуществляют путем поддержания температуры проката по зависимости

где е основание натурального логарифма;
l_x v_n t длина участка от выхода подката из клети, м;
v_n скорость подката, м/с;
t время, с;
l_оx длина участка охлаждения от выхода полосы из клети до моталки, м;
K 0,4 0,6.

РИСУНКИ

Рисунок 1