К.т.н. Губанов О.М., д.т.н. Чеглов А.Е., д.т.н. Заверюха А.А.

ОАО Новолипецкий металлургический комбинат, Россия,
Липецкий государственный технический университет, Россия.

Перспективные технологии производства электротехнических сталей

Изотропная электротехническая листовая сталь получила широкое распространение в качестве материала для изготовления разного вида магнитных сердечников, работающих во вращающемся магнитном поле. Это объясняется требованиями к ее магнитным свойствам. Наиболее важные из них – высокая магнитная индукция, низкие удельные ваттные потери на перемагничивание, низкий уровень анизотропии магнитных свойств и сравнительно низкая стоимость. Рост цен на электроэнергию и необходимость её экономии приводят к увеличению спроса на электротехнические материалы, обладающие высокими магнитными характеристиками. Углубленное понимание физики и металловедения этих материалов требуется для повышения качества стали и снижения уровня энергопотребления.

В настоящее время исследовано влияние многих технологических факторов при производстве изотропной электротехнической стали (ИЭТС) на уровень магнитных свойств. Но, несмотря на многочисленность известных данных, современные тенденции развития производственных процессов зачастую требуют решений, которые не могут опираться на результаты опубликованных исследований.

Так, в последнее время в связи с увеличением потребления электротехнических материалов возникла проблема интенсификации производства при сохранении и даже повышении качества продукции.

Одним из перспективных направлений в решении данной проблемы является применение скоростного нагрева стали при проведении рекристаллизационного отжига.

В соответствии с вышеизложенным были проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния скоростного нагрева на формирование микроструктуры, текстуры и магнитных свойств в изотропной электротехнической стали, а также разработаны научные основы совершенствования технологии ее термической обработки.

Установлено влияние Si и P, основных легирующих элементов данных сталей, на кинетику рекристаллизации при скоростном нагреве.

Показано, что P замедляет развитие первичной рекристаллизации, тогда как Si не оказывает влияния на температуру начала первичной рекристаллизации, но растягивает температурный интервал ее прохождения.

После завершения первичной рекристаллизации увеличение содержания Si и P проявляется в торможении начала собирательной рекристаллизации. Однако значительный переизбыток свободной энергии, накопленный системой при скоростном нагреве, обеспечивает в дальнейшем начало ускоренного развития собирательной рекристаллизации, что способствует получению более крупного размера зерна в кратчайшие сроки и при более низких температурах. В соответствии с полученными результатами увеличение количества легирующих элементов приводит к образованию при одинаковой температуре более крупного зерна.

В текстуре стали с повышенным содержанием легирующих элементов скоростной нагрев обеспечивает увеличение полюсной плотности наиболее благоприятной с точки зрения магнитных свойств компоненты {200}<uvw>. Это способствует росту текстурного коэффициента стали.

Т.к. применение скоростного нагрева позволяет значительно сократить время производства изотропной электротехнической стали, то появляется возможность корректировки технологических параметров обработки. Это позволит повысить качество продукции при сохранении и даже увеличении объемов производства на существующем оборудовании.

Опытное применение технологии производства с применением скоростного нагрева для стали 1 группы легирования с содержанием Si
0,66-0,72% обеспечило:

- увеличение максимального и среднего размеров зерна;

- увеличение текстурного коэффициента;

- снижение удельных магнитных потерь P_1,5/50 на 1,12 Вт/кг;

- увеличение магнитной индукции В₂₅₀₀ и В₅₀₀₀ на 0,007 и 0,01 Тл соответственно.

Режим 1 Режим 2 Режим 3

Рис. 1. График распределения текстурного коэффициента по сечению в стали
1 группы легирования, обработанной по трем режимам (режим 1 – имитация современной действующей технологии производства, режим 2 – обработка с применением скоростного нагрева, режим 3 – обработка с применением скоростного нагрева и замедленного охлаждения)

В соответствии с полученными результатами и с целью повышения уровня магнитных свойств изотропной электротехнической стали всех групп легирования рекомендуется при проведении рекристаллизационного отжига стали использовать скоростной нагрев на температуру отжига, а после выдержки осуществлять замедленное охлаждение до температуры 700ºС.

Литература:

1. Губанов, О.М. Влияние режимов рекристаллизационного отжига на структуру и текстуру изотропной электротехнической стали [Текст] / О.М. Губанов, А.Е. Чеглов, А.А. Заверюха // Производство проката. – 2011. – № 11. – С. 39-43.

2. Губанов, О.М. Особенности развития рекристаллизации в изотропной электротехнической стали при скоростном нагреве [Текст] / О.М. Губанов, А.Е. Чеглов, А.А. Заверюха // Сталь. – 2013. – № 5. – С. 78-83.