Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВ МАГНИТОПРОВОДА
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВ МАГНИТОПРОВОДА

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВ МАГНИТОПРОВОДА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при термической обработке листов магнитопроводов из электротехнической изотропной стали. Способ включает нагрев, выдержку, охлаждение в атмосфере очищенного и осушенного экзогаза и оксидацию, при этом при суммарном содержании азота и серы до 0,010 мас. выдержку осуществляют при 750-780°С, а при суммарном содержании азота и серы выше 0,010 мас. при 781-880°С. Кроме того выдержку проводят в увлажненном экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, выбранном в зависимости от суммарного содержания кремния и алюминия по формуле: (PH2O)=0,2(Si+Al)-0,1, где PH2O парциальное давление в контролируемой атмосфере водяного пара; PH2 парциальное давление в контролируемой атмосфере водорода; 0,2 эмпирический коэффициент, 1 мас. Si содержание кремния в стали, мас. Al содержание алюминия в стали, мас. 0,1 эмпирический коэффициент. Также выдержку осуществляют в экзогазе при соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода PCO:PCO2=0,4-0,6. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049127
Класс(ы) патента: C21D9/46
Номер заявки: 93009703/02
Дата подачи заявки: 23.02.1993
Дата публикации: 27.11.1995
Заявитель(и): Чекалов В.П.; Салтыков Г.П.; Зинченко С.Д.; Паршин В.А.; Барятинский В.П.; Даниленко Е.К.; Сидоров В.М.; Майков В.В.; Орехова Т.С.
Автор(ы): Чекалов В.П.; Салтыков Г.П.; Зинченко С.Д.; Паршин В.А.; Барятинский В.П.; Даниленко Е.К.; Сидоров В.М.; Майков В.В.; Орехова Т.С.
Патентообладатель(и): Чекалов Виталий Петрович
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургии, в частности к способам термической обработки листов магнитопроводов из электротехнической изотропной стали.
Известен способ термообработки листов магнитопровода, в котором оксидирование проводят при 650-720оС многократно (а.с.СССР N 836157, кл. С 21 D 9/46, 1977). Недостатком этого способа является то, что оксидирование проводится при пониженной температуре, что не позволяет сформировать достаточно крупное зерно в листах магнитопровода и получить высокий уровень магнитных свойств. К тому же при многократном оксидировании формируется толстый оксидный слой, который может отслаиваться, что приводит к повышенным потерям металла.
Наиболее близким к предлагаемому является способ термической обработки листов магнитопровода из холоднокатаной электротехнической изотропной стали, включающий отжиг при 750-950оС в экзотермическом газе, очищенном от двуокиси углерода и водяных паров, оксидацию проводят при 600-650оС [1]
Недостатком указанного способа является то, что температура выдержки не зависит от содержания таких элементов, как азот и сера в стали, на базе которых формируются дисперсные включения нитриды и сульфиды. Эти включения эффективно тормозят миграцию границ зерен. Повысить движущую силу миграции зерен можно подбором температуры выдержки в зависимости от содержания азота и серы в стали.
Цель изобретения повышение уровня магнитных свойств листов магнитопроводов.
Цель достигается тем, что при суммарном содержании азота и серы до 0,010 мас. выдержку осуществляют при 750-780оС, а при суммарном содержании азота и серы выше 0,010 мас. выдержку осуществляют при 781-880оС, при этом выдержку проводят в "бедном" увлажненном экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, выбранном в зависимости от суммарного содержания кремния и алюминия по формуле:
PH2O: PH2 0,2(Si + Al) 0,1, где РН2О парциальное давление в контролируемой атмосфере водяного пара;
РН2 парциальное давление в контролируемой атмосфере водорода;
0,2 эмпирический коэффициент, 1 мас.
Si содержание кремния в стали, мас.
Al содержание алюминия в стали, мас.
0,1 эмпирический коэффициент, а если выдержку осуществляют в "богатом" экзогазе, то соотношение парциальных давлений окиси и двуокиси углерода должно быть
РСО:PCO2 0,4-0,6
Экспериментально установлено, что подбор температуры выдержки в зависимости от содержания в стали азота и серы, а также окисление углерода стали за счет увлажнения "бедного" экзогаза при определенном соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода или при соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода РСО:РСО2 0,4-0,6 в "богатом" экзогазе формирует оптимальную структуру листов магнитопровода, которая обеспечивает высокий уровень магнитных свойств и повышение энергопараметров электрических машин.
Для термообработки используется сталь, изготовленная по следующей технологической схеме: выплавка стали в конвертере или электропечи, разливка на УНРС, горячая прокатка, травление, первая холодная прокатка на промежуточную толщину, рекристаллизационный отжиг при 600-700оС, вторая холодная прокатка с обжатием 1-6% на конечную толщину. После вырубки листов магнитопроводов при суммарном содержании азота и серы до 0,010 мас. выдержка осуществляется при 750-780оС, а при суммарном содержании азота и серы выше 0,010 мас. выдержка осуществляется при 781-880оС. Увеличение температуры выдержки при отжиге листов магнитопровода с повышением суммарного содержания серы и азота увеличивает движущую силу роста зерен и способствует формированию оптимальной структуры для получения высокого уровня магнитных свойств.
Причем выдержку проводят в "бедном" увлажненном экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, выбранном в зависимости от суммарного содержания кремния и алюминия по формуле
РН2: РН2О 0,2(Si + Al) 0,1, где РН2О парциальное давление в контролируемой атмосфере водяного пара;
РН2 парциальное давление в контролируемой атмосфере водорода;
0,2 эмпирический коэффициент, 1 мас.
Si содержание кремния в стали, мас.
Al содержание алюминия в стали, мас.
0,1 эмпирический коэффициент.
С увеличением суммарного содержания кремния и алюминия для обеспечения достаточно полного обезуглероживания стали (Сост. 0,005%) необходимо увеличение окислительного потенциала РН2:РН2О контролируемой атмосферы во время выдержки. Это способствует разрыхлению поверхностного слоя окислов кремния и алюминия, затрудняющего диффузию углерода к поверхности листов.
Выдержка в "богатом" экзогазе при соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода РСО:РСО2 0,4-0,6 обеспечивает достаточно полное обезуглероживание (Сост ≅ 0,005%) листов магнитопровода.
Подбор в зависимости от суммарного содержания серы и азота температуры выдержки, которая осуществляется в обезуглероживающей атмосфере в "бедном" увлажненном экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, выбранном в зависимости от суммарного содержания кремния и алюминия, или в "богатом" экзогазе при определенном соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода позволяет получить оптимальную структуру листов магнитопровода и, соответственно, высокий уровень магнитных свойств.
Способ опробован в промышленных условиях. Металл, выплавленный в электропечи или конвеpтере, имел следующий химический состав, мас. углерод до 0,06; кремний 0,7-0,2; алюминий 0,2-0,5; сера до 0,025; азот до 0,015. После разливки на УНРС нагретые в методических печах слябы прокатывали до толщины 1,5-2,5 мм, травленные полосы подвергали холодной прокатке на промежуточную толщину, рекристаллизационный отжиг проводили при 650оС с выдержкой в течение 20 ч, вторую холодную прокатку осуществляли с околокритическими обжатиями 2-5% затем полосу распускали на ленту, из которой вырубали листы магнитопровода, последующую окончательную термообработку листов магнитопровода проводили согласно предлагаемому способу и измеряли магнитные свойства по стандартной методике.
П р и м е р 1 (таблица). Так как суммарное содержание серы и азота составляет 0,008 мас. то листы магнитопровода отжигали при температуре выдержки Тв 750оС в "богатом" экзогазе при соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода РСО:РСО2 0,4. Затем проводили оксидацию листов магнитопровода. Такой режим обработки позволяет обезуглеродить металл (Сост. 0,004 мас.) и получить достаточно крупное однородное зерно (dср.150 мкм) и высокий уровень магнитных свойств (Р1,5/50 4,4 Вт/кг; В2500 1,66 Тл).
П р и м е р 2. Поскольку суммарное содержание серы и азота составляет 0,010 мас. то листы магнитопровода отжигали при температуре выдержки Тв. 780оС в "бедном" увлажненном экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, определяемом по формуле РНО2:РН2 0,2 (1,4 + 0,4) 0,1 0,27. После охлаждения проводили оксидацию листов магнитопровода на воздухе. Такой режим обработки позволяет обезуглеродить металл (Сост. 0,003 мас. ) и по-лучить достаточно крупное однородное зерно (dср. 170 мкм) и высокий уровень магнитных свойств (Р1,5/50 4,2 Вт/кг, В25001,65 Тл).
П р и м е р 3. Так как суммарное содержание серы и азота составляет 0,016 мас. то листы магнитопровода отжигали при температуре выдержки Тв 880оС в "богатом" экзогазе при соотношении парциальных давлений окиси и двуокиси углерода РСО: РСО2 0,60. Затем после охлаждения проводили оксидацию листов магнитопровода на воздухе. Такой режим обработки позволяет обезуглеродить металл (Сост.0,004 мас.) и получить достаточно крупное однородное зерно (dср. 180 мкм) и высокий уровень магнитных свойств (Р1,5/504,0 Вт/кг; В2500 1064 Тл).
В случае отклонения от рекомендуемых режимов (таблица, примеры 4-8) цели изобретения достигнуть не удалось.
Пpи уменьшении температуры выдержки до 730оС (пример 4), т.е. ниже нижнего предела, замедляется процесс обезуглероживания стали, поэтому повышается содержание остаточного углерода (Сост.0,008 мас.) и формируется мелкозернистая структура стали, для которой характерен пониженный уровень магнитных свойств (Р1,5/50 4,9 Вт/кг; В2500 1,63 Тл). Повышение температуры выдержки при отжиге (пример 5) также приводит к замедлению процесса обезуглероживания листов магнитопровода (Сост. 0,007 мас.), формированию неоднородной структуры со средним диаметром зерна dср. 110 мкм и пониженным уровнем магнитных свойств (Р1,5/50 4,7 Вт/кг; В2500 1,63 Тл).
Определение отношения парциальных давлений водяного пара к водороду не по эмпирической зависимости (пример 6) приводит к повышенному внутреннему окислению в поверхностных слоях кремния и алюминия, что способствует измельчению зерна в этих зонах, замедлению обезуглероживания (Сост. 0,006 мас.) и снижению уровня магнитных свойств (Р1,5/50 4,6 Вт/кг; В2500 1,63 Тл).
При уменьшении отношений парциальных давлений окиси и двуокиси углерода до 0,30 (пример 7), т.е. ниже нижнего предела, снижается окислительный потенциал контролируемой атмосферы, что приводит к замедлению процесса обезуглероживания стали, повышенному содержанию остаточного углерода (Сост. 0,008 мас. ), формированию мелкозернистой структуры (dср.115 мкм) и, соответственно, пониженному уровню магнитных свойств (Р1,5/50 4,8 Вт/кг; В2500 1,63 Тл). Повышение отношения парциальных давлений окиси и двуокиси углерода до 0,70 (пример 8), т.е. выше верхнего предела, приводит к повышенному окислению в поверхностных слоях кремния, алюминия и частично железа. Образующийся с поверхности слой окислов затормаживает процесс обезуглероживания листов магнитопровода, вследствие чего увеличивается содержание остаточного углерода (Сост. 0,007 мас.) и формируется структура с мелким зерном (dср. 120 мкм) и с пониженным уровнем магнитных свойств (Р1,5/50 1,63 Тл).
Таким образом, отклонения от предлагаемых режимов приводят к замедлению процесса обезуглероживания, формированию мелкозернистой структуры и снижению уровня магнитных свойств.
При обработке листов магнитопровода по известному способу в пределах прототипа (пример 9) получено высокое остаточное содержание углерода (Сост. 0,030 мас. ), мелкозернистая структура с низким уровнем магнитных свойств (Р1,5/50 6,0 Вт/кг; В2500 1,60 Тл).
Как видно из таблицы, только в случае соблюдения предлагаемых режимов (таблица, примеры 1-3) достигается цель изобретения, вследствие чего параметры предлагаемого способа следует считать существенными.
Таким образом применение предлагаемого способа с соблюдением заниженных параметров обеспечивает по сравнению с прототипом при термообработке листов магнитопровода существенное повышение уровня магнитных свойств. Магнитная индукция (B2500) повышается на 0,04 Тл, удельные потери (Р1,5/50) снижаются на 1,60 Вт/кг.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВ МАГНИТОПРОВОДА, включающий нагрев листов из стали, содержащей: 0,7 2,0 мас. кремния, 0,2 0,5 мас. алюминия, до 0,06 мас. углерода, азот и серу, выдержку и охлаждение в атмосфере очищенного и осушенного экзогаза, оксидацию, отличающийся тем, что при суммарном содержании азота и серы до 0,010 мас. выдержку осуществляют при 750 780oС, а при суммарном содержании азота и среды выше 0,010 мас. - при 781 880oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку проводят в экзогазе при соотношении парциальных давлений водяного пара и водорода, соответствующем зависимости

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку осуществляют в экзогазе при отношении парциальных давлений оксида и диоксида углерода 0,4 0,6.