Определение магнитных и механических свойств стали, проведение металлографического анализа металла

Для определения магнитных и механических свойств стали отбор контрольных карт производят на агрегате непрерывного отжига перед смоткой полос в рулон (по две пробы от каждой партии) для первичного и повторного. Отбор карт производят от начала рулона-партии.

Проба для испытания магнитных свойств должна состоять из 2-х одинаковых частей:

а) образец №1 состоит из полосок (30±0,2)×(305±0,5) мм, вырезанных вдоль направления прокатки;

б) образец №2 состоит из полосок того же размера, вырезанных поперек прокатки.

Для испытаний на механические свойства (σ_т, σ_в, δ₄, НV₅, гибы) из отобранной карты вырезают 8 образцов размером (20,0±0,1)×(210,0±0,5) мм. При этом 4 образца вырезают на расстоянии от 30 до 90 мм от кромки (2 долевых, 2 поперечных) и 4 образца из середины карты (2 долевых, 2 поперечных).

Удельные магнитные потери и магнитную индукцию измеряли в аппарате Эпштейна (установка "PMS 3000") по ГОСТ 12119-98 с точностью соответственно ±2,5% и ±1,5%. Механические свойства измеряли на машине универсальной испытательной "Zwick 20" по ГОСТ 11701-84 (допустимая погрешность ±1,5%). Измерение твердости по Виккерсу проводили на "Твердомере Виккерса 5030 SKV" согласно ГОСТ ИСО 6507-1-2007 (допустимая погрешность ±3%). Величину зерна определяли на оптическом микроскопе Neophot по ГОСТ 5639 методом подсчета пересечения границ зерен.

Результаты измерений магнитныхи механическихсвойств ЭИС марки М470-65АР по разработанной технологии на I этапе приведены в таблицах 2.7-2.8.

Таблица 2.7. Магнитные свойства ЭИС марки М470-65АР

№ п/п	Плавка	Партия	Вес, т	P1,0/50, Вт/кг	P1,5/50, Вт/кг	∆ P1,5/50, %	В2500, Тл	В5000, Тл	В10000, Тл
			6,46	2,02	4,62		1,64	1,72	1,85
	9,94	2,06	4,69		1,63	1,72	1,83
	16,08	2,08	4,69		1,64	1,73	1,84
			16,4	2,19	4,87		1,65	1,73	1,84
	16,4	2,03	4,60		1,64	1,72	1,84
	16,36	1,99	4,59		1,64	1,72	1,84
	16,56	2,06	4,63		1,64	1,73	1,84
	15,90	2,02	4,59		1,65	1,73	1,84
Требования потребителя:	≤2,0	≤4,7	–	≥1,62	≥1,72	≥1,82

Таблица 2.8. Механические свойства ЭИС марки М470-65АР

№ п/п	Плавка	Партия	Вес, т	σт, Н/мм2	σв, Н/мм2	σт / σв	δ4,%	HV5, ед
			6,46			0,58
	9,94			0,58
	16,08			0,58
			16,4			0,59
	16,4			0,59
	16,36			0,59
	16,56			0,59
	15,90			0,59
Требования потребителя:	≥250	≥380	≥0,60	25-35	–

Результаты I этапа разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС)

Как видно из таблиц 2.7-2.8 по разработанной технологии на I этапе получены недостаточные показатели магнитных потерь P_1,0/50 (среднее значение P_1,0/50 составило 2,06 Вт/кг при требовании фирмы «Siemens» P_1,0/50 ≤ 2,0 Вт/кг) и предела текучести σ_т(среднее значение σ_т составило 225 Н/мм² при требовании фирмы «Siemens» σ_т ≥ 250 Н/мм²). Также об этом свидетельствует информация от фирмы «Siemens» (приложение 1).

Показатели магнитных потерь P_1,0/50 и предела текучести σ_т , не удовлетворяющие требованиям фирмы «Siemens» получены по следующим причинам: недостаточный уровень кремния в химическом составе стали, высокую температуру отжига ~ 1000ºС, высокую температуру нормализации 900-930 ºС. Для достижения необходимого уровня магнитных потерь температура была повышена, однако это привело к нестабильным механическим свойствам и негативно отразилось на уровне магнитной индукции. Как показала практика, обработка по разработанной технологии позволяет получить ~ 50 % стали, соответствующей требованиям заказа фирмы «Siemens».

Поэтому необходимо усовершенствовать технологию, с учетом полученного опыта.

II этап разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС)

Для отработки технологии был использован подкат 0213 с более высоким содержанием кремния, по сравнению с подкатом 0214 (табл. 2.9).

Таблица 2.9. Химический состав марки 0213, % по массе

Сталь	Содержание элементов, %
С	Si	Mn	Al	P	S	Cr	Ni	Cu	Ti	N
	≤0,04%	1,45-1,55	0,15-0,30	0,12-0,20	0,11-0,14	≤0,008	≤ 0,25	≤ 0,30	≤ 0,30	≤0,020	≤0,009

Выплавка стали в КЦ-1.

Осуществляется выплавка плавки ЭИС 2 группы легирования химического состава представленного в таблице 2.9.

Выплавка, внепечная обработка и разливка стали производится согласно ТИ 05757665-КЦ1-05-2011 со следующими изменениями и дополнениями: для раскисления и легирования стали кремнием на выпуске из конвертера использовать ферросилиций ФС65 4 сорта из расчета получения содержания кремния в первой пробе на УДМ на нижнем марочном пределе.

Горячая прокатка на стане 2000.

Нагрев слябов производят по позиции №5 подпозиции №501 технологического режима на нагрев (Приложение «Д» ТИ 05757665-ПГП-01-2012).

Согласно этой позиции подкат обрабатывается по режиму приведенному в таблице 2.10:

Таблица 2.10. Технологический режим нагрева металла в методических печах стана 2000

Температура раската за клетью № 5, °С	Время нагрева, ч-мин	Температура в зонах печей, °С
				5, 6
970-1020	не менее 3-00	1200-1220	1200-1220	1280-1300	1170-1220	1200-1250

Горячую прокатку металла в линии стана производят по позиции №21 шифр №21 (Приложение «Г» ТИ 05757665-ПГП-01-2012) на толщину 2,2 мм.

Эта позиция предусматривает обработку сляба по режиму приведенному в таблице 2.11:

Таблица 2.11. Технологический режим прокатки металла на стане 2000

Ширина слябов, мм	Температура, за клетью 5, °С	Толщина готовой полосы, мм	Температура, °С	Примечание
конца прокатки	смотки
950-1290	960-1000	2,20	790-860	610-650	Для слябов толщиной 240 мм
970-1010	2,20	790-860	610-650	Для слябов толщиной 250 мм