Основные требования, предъявляемые к электротехнической изотропной стали

Открытое акционерное общество

«Новолипецкий металлургический комбинат»

Инженерный проект на тему:

«Разработка технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали»

Ф.И.О. молодого специалиста:Мустафаев Руслан Дашдамирович

Табельный №112095

Структурное подразделение:Производство трансформаторной стали (11)

Должность, профессия:Инженер

Наименование школы молодого специалиста:Школа молодого прокатчика

Ф.И.О. руководителя школы молодого специалиста:Макушин А.Д.

Ф.И.О. эксперта-консультанта школы молодого специалиста:Дегтев С.С., Барыбин В.А.

Срок написания Инженерного проекта:01.04.2012 – 30.10.2012.

Липецк 2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………...…………….…….3

1. Литературный обзор, посвященный изучению технологии производства электротехнической изотропной стали……………………………..………….…...5

1.1. Основные требования, предъявляемые к электротехнической изотропной стали………………………………………………………………….….5

1.2. Изотропная электротехническая сталь с высокими значениями магнитной индукции и магнитной проницаемости………………………….…….9

1.3. Влияние химического состава на свойства электротехнической изотропной стали…………………………………………………………………….11

1.4. Влияние нормализационного отжига, режимов холодной прокатки, обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига на свойства электротехнической изотропной стали …………………...……………………….15

2. Разработка технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС)…………… ………….………..….23

2.1. Описание существующей технологии………………………………….........23

2.2. I этап разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС)…………………………………….25

2.3.Результаты I этапа разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали(ЭИС)……...…….. 31

2.4. II этап разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС)…………………………………… 32

2.5.Результаты II этапа разработки технологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали (ЭИС) …………....36

Заключение………………………………………………………………………...…37

Библиографический список…………………..………………………..…………....39

Приложение………...……………………………………………….……….……….43

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Конкурентоспособность продукции листопрокатных цехов, производящих электротехническую изотропную сталь (ЭИС) в условиях экономического кризиса резко обостряется. Более 70% потребителей устанавливают собственные требования к магнитным и механическим свойствам поставляемой им стали, обусловленные составом используемого оборудования, особенностью технологии обработки стали у конкретного потребителя и характеристиками выпускаемых изделий. В 90% случаев эти требования определяют диапазон свойств, намного более узкий, чем допускается действующими стандартами (ГОСТ 21427.2-83, EN 10106 и др.), а в отдельных случаях регламентируют характеристики, не указанные в стандартах.

В адрес ОАО «НЛМК» поступил заказ от фирмы «Siemens»на производство электротехнической изотропной стали марки М470-65АР со специфическими свойствами: В₂₅₀₀ ≥ 1,62 Тл, В₅₀₀₀ ≥ 1,72 Тл, В₁₀₀₀₀ ≥ 1,82,P_1,0/50≤ 2,0 Вт/кг, σ_т ≥ 250 Н/мм², σ_в ≥380Н/мм². Ранее данную марку стали ОАО «НЛМК» не производил.

В связи с вышеизложенным,задача получения ЭИС стребуемымизаказчиком магнитными и механическими свойствами является актуальной.

Цель работы заключается в разработке технологии производства ЭИС марки М470-65АР с характеристиками, удовлетворяющими спецификациюфирмы «Siemens».

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- проведен обзор научно – технической литературы и патентный поиск, посвященный вопросам разработки и усовершенствованиятехнологии производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали;

- на основе литературного обзора выделены и изучены технологические факторы, под действием которых формируются свойства ЭИС;

- произведен подбор оптимального химического состава необходимого для получения свойствудовлетворяющих спецификацию фирмы «Siemens»;

- проведены исследования влияния суммарного обжатия на стане холодной прокатки 1400 на уровень магнитных свойств готовых полос;

- проведены исследования влияния нормализационного отжига на магнитные и механические свойства;

- проведены исследования влияния отжигав АНО на магнитные и механические свойства;

- проведены металлографические исследования горячекатаной, нормализованной и холоднокатаной ЭИС;

- разработаны технологические режимы обработки ЭИС, обеспечивающие с максимальной вероятностью заданный уровень магнитных и механических свойств.

Практическая ценность.

Разработана технология производства высокопроницаемой электротехнической изотропной стали марки М470-65АР с уровнем свойств, удовлетворяющим спецификацию фирмы «Siemens»;.

Подобран оптимальный химический состав и разработаны технологические режимы обработки ЭИС в агрегатах нормализации, непрерывного отжига, позволяющие получить необходимые характеристики магнитных и механических свойств.

В настоящее время готовится изменение в действующую НД, которое включает в себя разработанную технологию производства электротехнической изотропной стали марки М470-65АР.

Литературный обзор, посвященный изучению технологии производства электротехнической изотропной стали

Основные требования, предъявляемые к электротехнической изотропной стали

Электротехнические стали, представляющие собой сплав железа с кремнием (до 6,5 % Si), являются наиболее значительной по потреблению в электромаши­ностроении и трансформаторостроении группой магнитно-мягких материалов. Важное место в этой группе по объему (~ 80 %) занимает изотропная (динамная) электротехническая сталь (до 3,5 % Si), применяемая для изготовления вра­щающихся магнитопроводов, низковольтной и высоковольтной аппаратуры, трансформаторов, радиодросселей, реле и т.д. Для изготовления электродвигате­лей малой мощности применяется и бескремнистая изотропная электротехниче­ская сталь.

Качество этих сталей определяет эксплуатационные показатели, затраты на производство, степень использования материала и эффективность преобразова­ния в электрических установках.

В ближайшие десятилетия физический принцип преобразования энергии едва ли претерпит какие-либо существенные изменения. Поэтому потребность в изо­тропной электротехнической стали будет постоянно повышаться. К этому нужно добавить неуклонно растущие требования электротехнической промышленности к магнитным и механическим свойствам стали, качеству ее поверхности, геомет­рии полос, точности соблюдения их размеров и величины допусков

Электротехническая изотропная сталь относится к классу ферромагнитных магнитно-мягких сплавов, которые характеризуются узкой петлей гистерезиса, малой коэрцитивной силой, высокой магнитной индукцией и проницаемостью, низкими потерями на гистерезис и вихревые токи, а также минимальными общи­ми удельными потерями.

Согласно ГОСТ 21427.2-83 изотропная электротехническая сталь подразделя­ется на пять групп в зависимости от содержания кремния и алюминия (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Группы легирования изотропной электротехнической стали

В изотропных электротехнических сталях (ЭТС) основную долю (45-50 %) состав­ляют полуготовые нелегированные и низкокремнистые (содержание Si + Аl ~ 1 %) стали толщиной 0,50-1,00 мм, используемые в основном в электродвигателях малой мощности. Высоколегированная изотропная ЭТС толщиной 0,18-0,50 мм с низки­ми и особонизкими магнитными потерями занимает сейчас 12-15 % общего объе­ма изотропных ЭТС и используется в крупных электродвигателях и генераторах (сталь с особонизкими магнитными потерями), трансформаторах малой мощно­сти, низко- и высоковольтной аппаратуре, в электромашинах с высокой частотой перемагничивания сердечника.

На долю изотропных ЭТС со средним и слабым легированием приходится 35 – 40 % общего количества изотропного металла. Их используют в электродвигате­лях средней и большой мощности, в электродвигателях малой мощности, но с большой продолжительностью включения (холодильники, вентиляторы, насосы, компрессоры и др.). В группе среднего легирования разработаны марки так на­зываемой высокопроницаемой стали (highpermeabilitysteel) с повышенной маг­нитной индукцией при тех же или пониженных удельных магнитных потерях. Такая сталь наиболее эффективно применяется в электродвигателях нового типа с регулируемой частотой вращения. Поскольку машины этого типа развиваются очень быстро, следует ожидать, что в группе средне- и высоколегированных изо­тропных сталей так же быстро будет развиваться производство новых марок с низкими магнитными потерями при повышенных и высоких (100–400 Гц и бо­лее) частотах, в результате чего марочный состав изотропных ЭТС претерпит существенные изменения.

Изотропная электротехническая готовая сталь согласно EN 10106-96 (табл. 1.2) нормируется по трем основным магнитным характеристикам: удельным магнит­ным потерям Р_1,5/50; магнитной индукции B₂₅₀₀, B₅₀₀₀, B₁₀₀₀₀ и анизотропии маг­нитных удельных потерь ∆Р_1,5/50.

Таблица 1.2. Технические требования на изотропную электротехническую сталь (стандарт EN 10106)