Влияние нормализационного отжига горячекатаных полос на магнитные и механические свойства готовойЭИС

Исследованиями [2-4 и др.] установлено, что нормализационныйотжиг горячекатаных полос улучшает магнитные свойства готовой ЭИС. В работе [5] показано, что применение нормализационной обработки ведет к значительному росту магнитной индукции. Однако мнения исследователей в выборе режима нормализации, обеспечивающего получение ЭИС с высоким уровнем магнитных свойств, неоднозначны.

С точки зрения авторов [2], оптимальными режимами нормализации горячекатаного подката с 2,8% Si является нормализационная обработка в интервале температур 900-950 оС, выдержка 1-3 мин, охлаждение воздухом, для стали с содержанием кремния 2,8-3,1% - в интервале температур 950-1000 оС, выдержка 1-3 мин, охлаждение воздухом. Уровень магнитных свойств на металле с 2,8-3,1% Si после обработки по оптимальному режиму составил Р1,5/50 =2,70-2,85 Вт/кг, В2500=1,63-1,65 Тл, что лучше свойств стали, не прошедшей нормализационную обработку (Р1,5/50 3,21-3,38 Вт/кг).

По данным работы [3] для стали с 3,08% Si и более температура нормализации не должна превышать 900^оС, а выдержка – 1 мин. Лучшие магнитные свойства достигаются в результате нормализации при 800^оС, причем для сталис 2,86% Si требуется меньшая выдержка, а для стали с 3,13% Si - большая. Обработка ЭИС, содержащей 2,32-3,13% Si при 800^оС способствует улучшению структурного состояния горячекатаного металла, в результате чего возрастают показатели пластичности высококремнистой стали, и снижается уровень удельных магнитных потерь с 3,1-3,2 Вт/кг (без нормализации) до 2,8-3,0 Вт/кг.

В литературе также приводятся различные точки зрения о механизме влияния нормализации на магнитные свойства. Согласно [6], при нормализации не происходит явных изменений текстуры. Это позволяет считать, что положительная для магнитных свойств роль нормализации заключается в основном в изменении параметров микроструктуры – в уменьшении количества дефектов кристаллического строения и увеличении размера зерна. И то, и другое ведет к получению большего размера зерна и высокого уровня магнитных свойств в готовой стали. Кроме того, термообработка горячекатаного подката не только способствует росту зерен, но и увеличивает их равноосность и однородность структуры [7].

Очевидно, механизм влияния нормализации на магнитные свойства готовой стали зависит от температуры нормализационного отжига и химического состава стали. Как правило, низкотемпературную нормализацию применяют при массовой доле кремния более 3 %, высокотемпературную — при меньшем содержании кремния с учетом содержания углерода и других факторов. В первом случае улучшение магнитных свойств готовой стали, связано с увеличением в текстуре доли кубических ориентировок, во втором – в большей степени с увеличением размера зерен [1,8]. Этим объясняется и различие оптимальных режимов нормализационной обработки, рекомендуемых различными авторами.

Исследователями [1, 8] установлена зависимость температуры термической обработки горячекатаной полосы от содержания кремния в стали (с увеличением массовой доли кремния и температуры нормализации происхо­дит снижение уровня магнитных потерь Р_1,5/50). Анализ данных термической обработки по соотношению, представленному в [1, 8] показал, что повышение температуры нормализации с ростом содержания кремния – недостаточное условие для улучшения технологичности металла, поскольку уменьшается один из основных показателей пластичности стали - число гибов.С ростом содержания кремния требуется также более длительное время для протекания процессов полигонизации и рекристаллизации [1, 8].В работе [9] также отмечается отрицательное влияние повышения температуры нормализации на уровень удельных потерь.

Температура нормализации (tнор)в зависимости от температуры смотки (tсм) скорректирована экспериментальным путем для стали с 2,0 – 3,5 % Si [1, 8]:

tнор = (1,5 tсм – 70) ± 5.

(

В [4] изучали влияние скорости транспортировки полосы в агрегате нормализации на удельные магнитные потери (P_1,5/50). Пятьдесят семь плавок с содержанием 2,8-3,12% Si были нормализованы при 800^оС с различной скоростью транспортировки полосы. Анализ результатов экспериментов показал, что уменьшение скорости транспортировки полосы при прочих равных условиях приводит к увеличению выхода высших марок стали.

Авторами [4] было получено уравнение, описывающее зависимость P_1,5/50 от скорости транспортировки полосы и некоторых технологических параметров:

P1,5/50 = 3,444 + 0,00017585 - 0,0048078 + 14,13796139Ti + +1,73090053HB – 0,2096718Si,

(

где - скорость транспортировки полосы в агрегате нормализации, м/мин; Ti, Si – плавочное содержание титана и кремния, %; HB – объемная доля неметаллических включений в горячекатаном подкате, %.

Одним из существенных параметров нормализационного отжига является скорость охлаждения полосы от температуры нормализации до 400^оС [10]. Автором [10] была получена зависимость скорости охлаждения полосы после отжига от содержания титана, кремния и температуры нормализации: скорость охлаждения прямо пропорциональна содержанию титана и температуре нормализации и обратно пропорциональна содержанию кремния.

Повышение величины растягивающих напряжений в процессе термической обработки горячекатаных полос с 1,6 до 3,6 МПа способствует росту зерен в поверхностной зоне и увеличению доли кубической составляющей [11, 12].

Как и параметры горячей прокатки, нормализация оказывает влияние на механические свойства металла, что определяет его технологичность при холодной прокатке. В процессе проведения экспериментальных исследований [13] влияния температурно-скоростных параметров нормализационного отжига на механические свойства изотропной электротехнической стали с содержанием кремния 1,1-3,22% установлено, что увеличение температуры и продолжительности нормализационного отжига уменьшает предел текучести, временное сопротивление разрыву и число гибов горячекатаной полосы. Увеличение скорости охлаждения при отжиге улучшает прочностные и ухудшает пластические свойства подката.

Механические свойства и технологичность горячекатаной полосы после нормализации зависят от формы выделения углеродсодержащей фазы, которая определяется количеством аустенита при температуре нормализации и соотношением содержания углерода в аустените и твердом растворе [14].