Структура и текстура вакуумированной и невакуумированной изотропной электротехнической стали после горячей прокатки, нормализации и окончательной термической обработки
Классификация изотропных электротехнических сталей. Влияние химического состава на магнитные свойства. Технология производства изотропных сталей в условиях ОАО "НЛМК". Исследование влияния углерода на формирование структуры и текстуры изотропной стали.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.02.2012 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Обезуглероживание проводят в протяжных термических агрегатах в условиях прямого доступа увлажнённой азотоводородной газовой смеси к обеим поверхностям полосы, нагретой до 800-860о С.
Механизм обезуглероживания состоит из двух процессов - химической реакции
H2O+Cме > CO^+H2 (5)
на поверхности без образования метана и диффузии углерода внутри стали к поверхности.
Углерод с железом образует растворы внедрения. Растворимость углерода в феррите значительно меньше, чем в аустените. Это обусловлено тем, что в реальной решётке железа имеются дефекты, особенно многочисленные по границам зёрен. В б-железе углерод преимущественно диффундирует по границам зёрен. В аустените углерод диффундирует как по границам зёрен , так и через сами зёрна [14].
Рекристаллизационный отжиг является технологической операцией, в процессе которой формируются кристаллографическая и доменная структуры, а также кристаллическая текстура, определяющие магнитные и механические свойства стали.
В последнее время в процессе выплавки изотропной электротехнической стали применяется легирование фосфором. Фосфор имеет более высокую электропроводность, чем кремний, он повышает индукцию и проницаемость, кубическую составляющую текстуры, размер зерна, твёрдость, предел текучести и отношение ут/ув и уменьшает удельные магнитные потери, поэтому было получено соотношение, учитывающее влияние фосфора[15]
Tз.о. = 3,7•[%Si]1/2/[%P]+800±10 оC, (6)
где Si, P - содержание в стали кремния и фосфора.
Из соотношения (6) видно, с увеличением содержания в стали кремния Tз.о. увеличивается, а с увеличением содержания фосфора - уменьшается.
Легирование стали фосфором и выбор температуры заключительного отжига по соотношению [16, 17] позволили для отдельного сортамента исключить из технологического процесса энергоёмкую операцию - нормализационный отжиг.
Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи в пакетах магнитопроводов, на поверхность металла наносят электроизоляционное покрытие (оксидные плёнки, органические лаки и краски, неорганические фосфато-магнивые покрытия).
1.2 Патентный поиск
Таблица 2
|
№ патента, дата опубликования |
Наименование патента, авторы |
Краткое содержание |
|
|
RU 2135606 C1 13.05.1998 |
Способ производства холоднокатаной полуобработанной электротехнической стали (Настич В.П., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И.,Парахин В.И., Барыбин В.А.) |
Сталь с содержанием Si 0,3-3,2%; Al 0,1-0,5%; Mn 0,1-1,0%; P 0,01-0,16%; S не более 0,01% подвергают горячей катке, холодной прокатке и отжигу при Т не менее 750°С с обезуглерохиванием до содержания С не менее 0,012% и обеспечением микроструктуры стали со средним размером зёрен феррита 8, 9, 10 балл. Технологический результат: улучшение электромагнитных свойств. |
|
|
RU 2149194 C1 01.06.1998 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Франценюк Л.И., Чеглов А.Е., Миндлин Б. И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Околелов О. П.) |
Температуру отжига после холодной прокатки определяют с учётом содержания Si и P из соотношения Т=500+172,7(Si%)-276(Р%)+10С. Si 2,7-3,2%; Р 0,03-0,08% |
|
|
RU 2133285 С1 04.06.1998 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Заверюха А.А., Миндлин Б.И., Логунов В.В., Гвоздев А. Г., Тищенко А.Д., Чеглов А.Е.) |
Способ включает выплавку, горячу прокатку, охлаждение, травление, холодную прокатку, отжиг. После горячей прокатки охлаждение полос в течение 6-20 с ведут на воздухе, а затем путём душирования водой. Таким образом получается полностью рекристаллизованная структура с равноосным зерном, приводящая к увеличению благоприятных компонентов, особенно (110). Позволяет исключить операцию по нормализации без ухудшения магнитных свойств готовой стали. |
|
|
RU 2147616 C1 15.11.1998 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Франценюк Л,И., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В.) |
Улучшение магнитных свойств изотропной стали. Технический результат достигается за счёт подбора температуры нормализации, учитывающей содержание Si и Р в стали. Температуру определяют по уравнению Т=675+(50%)-0,50(100%)+10° С, при содержании Si в пределах 2,7-3,3%, Р - 0,03-0,08%. |
|
|
RU 2186861 С1 04.09.2000 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Парахин В.И.) |
Температура обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига после холодной прокатки определяется с учётом содержания Si и Al. Т=845+65(Si,%)-20(Al,%)+10° С при содержании Si - 0,9-3,3%, Al - 0,1-0,8%. Технологический результат: обеспечение высокого уровня магнитных свойств. |
|
|
RU 2203332 С2 16.02.2001 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Заверюха А.А., Тищенко А.Д., Рындин В.А.) |
Сталь с содержанием Si 0,7-3,3% после горячей прокатки с обжатием в последнем проходе не менее 13% с температуры конца прокатки не ниже 820° С охлаждают горячекатаные полосы в процессе их движения по отводящему рольгангу на воздухе до смотки в рулон, что позволяет устранить нормализационую обработку без изменения уровня магнитных свойств. Технологический результат: снижение себестоимости за счёт экономии энергоресурсов. |
|
|
RU 2215796 C1 20.02.2002 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Барыбин В.А.) |
Подбор температуры нормализации осуществляется в соответствии со следующей формулой Тн=950-45(Si,%)+100(Р,%)+10° С, где Si,% - содержание кремния в стали, масс.%; Р,% - содержание фосфора в стали, масс.%; при содержании Si - 1,6-2,69%, Р - 0,05-0,15%. Технологический результат: улучшение магнитных свойств стали. |
|
|
RU 2223337 С1 24.05.2002 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Барыбин В.А., Тищенко А.Д.) |
После горячей прокатки при выходе полосы из чистой клети перед душированием водой проводят её охлаждение на воздухе со временем, устанавливаемым из соотношения 4,1+7,3(Si,%)-95,0(Р,%)+2с. Уравнение применимо для стали, содержащей 0,05%С; 1,4-3,4% Si; 0,04-0,12% Р. Технологический результат: улучшение магнитных свойств стали. |
|
|
RU 2230801 С2 12.08.2002 |
Способ производства изотропной электротехнической стали (Настич В.П., Чеглов А.Е., Миндлин Б.И., Гвоздев А.Г., Логунов В.В., Барыбин В.А.) |
После горячей прокатки при выходе полосы из чистовой клети проводят её охлаждение на воздухе до душирования со временем, устанавливаемым из соотношения 3,25+7,7(Si,%)-87(Р,%)+2с. При этом температура обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига рассчитывается по формуле Тр=4,5(Si,%)/(Р,%)+893=10° С при содержании Si 1,4-2,75% и Р 0,05-0,15%. |
1.3 Обоснование выбранного направления
В нашей стране разработано большое количество железокремнистых сплавов, различных по химическому составу, технологии изготовления, по сечению магнитных и немагнитных характеристик. Область применения этих сплавов характеризуется чрезвычайно широкими пределами. Эти материалы используют в различных устройствах, приборах радиосвязи, автоматики, реле, электродвигателях и элементах вычислительной техники. В современных условиях, когда на мировом рынке постоянно растут цены на топливо и электроэнергию, особое значение приобретает использование экономичных электротехнических сталей с набором оптимальных требуемых свойств, обеспечивающих снижение потерь дорожающей энергии.
В последние годы в производстве электротехнических сталей в нашей стране достигнут определенный прогресс, связанный с большим количеством исследований в этой области. Высокий уровень магнитных характеристик можно получить оптимизацией уже существующих технологий производства и разработкой новых видов продукции.
Изменение каждого параметра технологической схемы оказывает большое влияние на структуру, распределение неметаллических включений в стали, текстуру и на другие характеристики, а, следовательно, на магнитные свойства стали.
Данное исследование спланировано таким образом, чтобы получить как можно более полную картину структурного и текстурного состояния изотропной электротехнической стали на различных технологических переделах в вакуумированной и невукуумированной сталях. Различные схемы обработки дают возможность проследить динамику изменения различных факторов. В результате можно выбрать оптимальную схему обработки для получения более высоких магнитных свойств. Это даёт возможность, варьируя технологическими режимами, получать оптимальную структуру и текстуру стали и, в итоге, высокий уровень магнитных свойств, что позволяет увеличить выпуск стали более качественных марок.
1.4 Цель исследования
Исследовать структуру и текстуру вакуумированной и невакуумированной изотропной электротехнической стали после горячей прокатки, нормализации и окончательной термической обработки.
Изучить влияние углерода на формирование структуры и текстуры стали.
Проверить предположение Шимидзу И., Ито И., Ида И. о том, что углерод положительно влияет на образование кубической текстуры [18].
Изучить влияние изменения структуры и текстуры на магнитные свойства изотропной электротехнической стали.
2. Методика исследования
2.1 Материал и обработка
В качестве материала исследования использовалась изотропная электротехническая сталь 3 группы легирования, производства ОАО «НЛМК». Выплавка, разливка и другие операции, включая горячую прокатку, нормализацию, холодную прокатку и конечный отжиг, производились согласно действующей технологической инструкции.
Для исследований отбирался вакуумированный и невакуумированный металл проходивщий нормализацию и без неё. Химический состав плавок приведён в таблице 3.
Таблица 3
|
№ |
№ плавки |
Содержание элементов, % (по массе) |
|||||||||||
|
C |
Si |
Mn |
S |
P |
Al |
Cr |
Ni |
Cu |
Ti |
N |
|||
|
Вакуумированная с нормализацией |
|||||||||||||
|
1 |
6702958 |
0,004 |
2,092 |
0,23 |
0,009 |
0,072 |
0,328 |
0,02 |
0,01 |
0,03 |
0 |
0,003 |
|
|
2 |
1702955 |
0,004 |
2,103 |
0,24 |
0,009 |
0,068 |
0,317 |
0,03 |
0,01 |
0,02 |
0 |
0,003 |
|
|
Вакуумированная без нормализации |
|||||||||||||
|
1 |
3702484 |
0,01 |
2,06 |
0,23 |
0,007 |
0,069 |
0,313 |
0,05 |
0,01 |
0,04 |
0,006 |
0,005 |
|
|
Невакуумированная с нормализацией |
|||||||||||||
|
1 |
8703202 |
0,034 |
2,073 |
0,16 |
0,005 |
0,075 |
0,359 |
0,04 |
0,02 |
0,04 |
0,011 |
0,004 |
|
|
2 |
5703214 |
0,036 |
2,036 |
0,18 |
0,007 |
0,072 |
0,425 |
0,05 |
0.03 |
0,06 |
0,011 |
0,003 |
|
|
Невакуумированная без нормализации |
|||||||||||||
|
1 |
9796166 |
0,036 |
2,04 |
0,18 |
0,006 |
0,071 |
0,39 |
0,06 |
0,03 |
0,05 |
0,012 |
0,003 |
|
|
2 |
7796167 |
0,038 |
2,117 |
0,18 |
0,005 |
0,08 |
0,375 |
0,04 |
0,02 |
0,05 |
0,013 |
0,004 |
После разливки слябы загружались в нагревательные колодцы для снижения скорости охлаждения с целью уменьшения количества трещин.
Предварительно перед горячей прокаткой металл в виде слябов подвергался нагреву в методических печах и выдерживался 4 часа.
Горячая прокатка производилась на стане 2000 до толщины готовой полосы 2,0-2,2 мм при температурах 1 150о С (для невакуумированного с нормализацией металла), 1 050-1 060о С (для вакуумированного металла), 930-980о С (для невакуумированного без нормализации металла).
Часть плавок подвергалась нормализации при температуре 850оС.
Перед холодной прокаткой металл подвергался травлению в соляной кислоте для удаления окалины.
Холодная прокатка проводилась на стане 1 400 с толщины 2,0-2,2 мм на толщину 0,5 мм. Обрезку утолщённых концов полосы производили на агрегате подготовки холоднокатаных рулонов.
После холодной прокатки металл был подвергнут рекристаллизационному отжигу в АНО при температурах 970-980о С (для основной части плавок) и 1 010-1 020о С (для вакуумированного с нормализацией металла) при скорости движения полосы 30 м/мин.
Образцы отбирались от каждой плавки после всех технологических операций: горячей прокатки, нормализации (для части плавок), холодной прокатки и конечного обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига.
2.2 Методы исследования
2.2.1 Приготовление шлифов
Образцы для исследования микроструктуры вырезались из листового металла и имели размер 3Ч3 см. приготовление шлифов проводилось в следующей последовательности: шлифовка грубая и тонкая; полировка; травление. Шлифовка и полировка производились механическим способом на шлифовально-полировальном станке Saphir - 560 фирмы «ATM GmbH» (Германия) в ручном режиме. После полировки образец промывался водой и высушивался с помощью фильтровальной бумаги.
Травление производилось в 5%-ном спиртовом растворе азотной кислоты в течение 10-15 секунд, после травления образцы промывались в спирте, воде и высушивались.
Образцы для исследования текстуры вырезались квадратной формы со сторонами не более 3-х см. Изучение образцов производилось послойно. Для этого поверхностный слой образца удалялся на требуемую глубину (1/4 h - промежуточный слой, 1/2 h - середина, где h - толщина образца). Удаление поверхности производилось на заточном станке на глубину менее требуемой с постоянным охлаждением водой во избежание нагрева, дальнейшая обработка до требуемой глубины производилась вручную на шлифовальной бумаге.
Для дальнейшего выравнивания поверхности и удаления оставшихся рисок производилась химическая полировка в растворе, состоящем из 100 мл пергидроли (40%-ного раствора перекиси водорода H2O2) и 4 мл плавиковой кислоты HF. После полировки образец промывался в растворе хромистого ангидрида во избежание окисления на воздухе, после чего образец промывался в воде и высушивался.
2.2 Определение величины зерна
Средний размер зерна определялся методом случайных секущих при 100Чкратном увеличении светового микроскопа при помощи линейки окуляр - микрометра, длина которой при данном увеличении составляет 160 мкм. Исследуемыё образец устанавливался на микроскоп и подсчитывалось количество зёрен (число пересечений), укладывающихся на всей длине линейки окуляра. Для увеличения точности измерения таких подсчётов делалось не менее восьми в разных участках шлифа (общее количество подсчитанных зёрен для горячекатаной и нормализованной стали составляет около 500, для готовой стали - 100). Средний размер зерна определялся по формуле:
L=160/N, мкм., (7)
где N - количество пересечений границами зёрен линейки окуляр - микрометра.
2.3 Определение глубины рекристаллизованной зоны
Глубину рекристаллизации измеряли при помощи линейки окуляр - микрометра устанавливая её перпендикулярно поверхности образца.
2.4 Исследование текстуры
Исследование текстуры металла производилось методом обратных полюсных фигур на рентгеновском дифрактометре XRD - 6000 фирмы «Schimadzu Deutschland GmbH» (Германия). Съёмка велась в молибденовом излучении (К = 0,71069Е). Запись линий велась в интегральном режиме с шагом 0,05о. При съёмке определялись полюсные плотности P(hkl) ориентировок {200}<uvw>, {211}<uvw>, {220}<uvw>, {310}<uvw>, {222}<uvw>, {321}<uvw> (максимальная погрешность составила 8%).
Для текстуры прокатки рассматриваемыми направлениями являются: направление прокатки, поперечное направление и нормаль к поверхности. Съёмку проводят с поверхности шлифов, перпендикулярных нормалям к листу и поперечному направлению. При съёмке плоскость образца устанавливается перпендикулярно плоскости гониометра, и также как при обычном фазовом анализе регистрируют кривую интенсивности I(И). В нетекстурованном образце кристаллы расположены хаотично по отношению к плоскости образца, поэтому интенсивность Ihkl обусловлена только соответствующими множителями интенсивности (структурным, угловым и геометрией съёмки).
Возникает потребность в способе описания текстур, при котором индексы основных направлений образца определяются непосредственно, а рассеяние текстуры характеризуется количественно. Этим требованиям удовлетворяют обратные полюсные фигуры (ОПФ). Они представляют собой стандартную стереографическую проекцию полюсов основных плоскостей в кристалле, имеющих сравнительно небольшие индексы (hkl), причём каждому полюсу соответствует свой определённый статистический «вес». Последний представляет собой меру совпадения данной нормали к кристаллографической плоскости с одним из выбранных основных направлений в образце.
Метод ОПФ позволяет получить неискажённые данные о рассеянии текстуры. Методика даёт возможность построить ОПФ, если известно распределение полюсной плотности. Вершинами стереографического треугольника являются три главных направления: [001], [111] и [110] для кубической решетки. При этом около каждого полюса Nhkl
Процесс съёмки полностью автоматизирован, результаты выводятся на экран монитора компьютера в виде графика с характерными «пиками» либо (в зависимости от настройки) в виде гистограммы.
2.5 Магнитные испытания
Магнитные характеристики изотропной электротехнической стали: удельные потери P1,5/50, магнитная индукция B2500, анизотропия удельных потерь ?P1,5/50 и анизотропия магнитной индукции ?B2500 определялись на образцах размером 305Ч30 мм в 25 - сантиметровом аппарате Эпштейна. Масса образца 0,5 кг. От партии испытывались два образца: один - из проб, нарезанных вдоль направления прокатки, другой - из проб, нарезанных поперёк направления прокатки. Угол между направлением прокатки и нарезки должен отличаться от заданного не более чем на 5о.
Испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 12119-80 «Сталь электротехническая. Методы определения магнитных свойств». Удельные потери и магнитная индукция испытывались в разных аппаратах на долевой и поперечной пробах и за результат принималось среднеарифметическое значение. Анизотропия магнитной индукции и удельных потерь бралась как разница между долевой и поперечной магнитной индукцией и удельными потерями соответственно. Погрешность измерения согласно описанной методике составила 2,5% для удельных потерь и 1,5% для магнитной индукции соответственно.
3. Статистическая обработка результатов
Экспериментальные данные подвергаются статистической обработке с определением следующих характеристик:
1) среднее арифметическое значение величины Х из n измерений:
изотропный сталь электротехнический производство
(8)
2) абсолютная погрешность отдельных измерений:
(9)
3) средняя квадратичная ошибка результатов измерений:
(10)
4) доверительный интервал, внутри которого находится истинное значение оцениваемой величины:
(11)
5) окончательный результат записывается в виде:
(12)
6) относительная погрешность результата измерений вычисляется по формуле:
(13)
В данной исследовательской работе статистической обработке подвергался определённый размер зерна.
4. Экспериментальная часть
4.1 Исследование влияния углерода на формирование структуры изотропной электротехнической стали по переделам
С помощью методов оптической микроскопии были проведены исследования структуры изотропной электротехнической стали с вакуумированием и без по переделам. Химический состав приведён в табл. 3.
4.1.1 Структура горячекатаного подката
Микроструктура горячекатаной полосы представляет собой рекристаллизованную зону глубиной 300-700 мкм от поверхности с равноосными зёрнами, с вытянутыми полигонизованными зёрнами в остальной части полосы с равномерно расположенными по сечению строчками перлита (рис 22). Глубина рекристаллизованной зоны, размер равноосных зёрен, количество перлита и его форма определяются химическим составом стали и режимом горячей прокатки. В целом видно что в невакуумированом металле глубина рекристаллизованной зоны и размер зерна больше, чем в вакуумированном.
Для снятия внутренних напряжений, увеличения рекристаллизованной зоны и получения однородной структуры, часть плавок подвергалась нормализационному отжигу.
Из рисунков видно, что в центральной части полосы нормализованного металла наблюдается полигонизованная зона с переходом на зону с частичной рекристаллизацией, а затем на зону с полностью рекристаллизованными зёрнами (рис. 23, 24).
Данные по структуре горячекатаного подката приведены в таблице 4
Таблица 4. Структура стали горячекатаного подката
|
Состояние |
Глубина рекристаллизованной зоны, мкм. |
Размер зерна, мкм. |
|
|
Невакуумированная ненормализованная ЭТС (9796166) |
|||
|
Горячекатаный |
688 |
32 |
|
|
Невакуумированная ненормализованная ЭТС (7796167) |
|||
|
Горячекатаный |
657 |
32 |
|
|
Невакуумированная нормализованная ЭТС (1703202) |
|||
|
Горячекатаный |
600 |
42 |
|
|
Нормализованный |
Поверхность Центр |
55 70,3 |
|
|
Невакуумированная нормализованная ЭТС (5703214) |
|||
|
Горячекатаный |
620 |
42 |
|
|
Нормализованный |
Поверхность Центр |
59 74 |
|
|
Вакуумированная ненормализованная ЭТС (3702484) |
|||
|
Горячекатаный |
350 |
24 |
|
|
Вакуумированная нормализованная (1702955) |
|||
|
Горячекатаный |
300 |
26 |
|
|
Нормализованный |
Поверхность Центр |
54 103 |
|
|
Вакуумированная нормализованная (6702958) |
|||
|
Горячекатаный |
318 |
24 |
|
|
Нормализованный |
Поверхность Центр |
57 104 |
В результате обнаружено, что после нормализации, в отличие от горячей прокатки, размер зерна, как на поверхности, так и в центре, больше в вакуумированном металле. Углеродсодержащая фаза в невакуумированом металле представлена в виде вытянутых строчек перлита, расположенных равномерно по плоскости шлифа.
4.1.2 Структура рекристаллизованного металла
После окончательного обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига структура металла представлена равноосными рекристаллизованными зёрнами. Средний размер зёрен колеблется от 60 до 110 мкм. В целом из полученных данных видно, что в невакуумированом металле размер зерна с нормализацией и без неё отличается не сильно, но в ненормализованном отмечена довольно заметная разнозернистость, что отрицательно сказывается на магнитных свойствах (рис. 25, 26). В вакуумированном металле с нормализацией размер зерна сильно отличается того же металла без нормализации, в нормализованном металле зерно крупнее более чем в 1,5 раза (в среднем на 39 мкм), кроме того, в металле, не подвергавшемся нормализации наблюдается сильная разнозернистость (рис. 27, 28). Из всех плавок самое крупное зерно в вакуумированном нормализованном металле (99 мкм), самое мелкое в вакуумированном ненормализованном (60 мкм). Данные по структуре образцов готовой стали приведены в таблице 5.
Таблица 5. Структура стали после обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига
|
Тип стали |
№ партии |
Размер зерна, мкм. |
||
|
Невакуумированная ненормализованная |
9796166 |
730558 |
100 |
|
|
730559 |
90 |
|||
|
730560 |
78 |
|||
|
730561 |
79 |
|||
|
7796167 |
730565 |
90 |
||
|
730567 |
84 |
|||
|
средний |
87 |
|||
|
Невакуумированная нормализованная |
1703202 |
330506 |
105 |
|
|
330507 |
74 |
|||
|
330508 |
68 |
|||
|
5703214 |
330512 |
77 |
||
|
330513 |
79 |
|||
|
330515 |
90 |
|||
|
средний |
82 |
|||
|
Вакуумированная ненормализованная |
3702484 |
730552 |
59 |
|
|
730553 |
60 |
|||
|
средний |
60 |
|||
|
Вакуумированная нормализованная |
1702955 |
930562 |
92 |
|
|
930566 |
92 |
|||
|
930567 |
113 |
|||
|
6702958 |
930542 |
109 |
||
|
930545 |
93 |
|||
|
930547 |
94 |
|||
|
средний |
99 |
В невакуумированом металле в результате обезуглероживания происходит внутреннее окисление (это отчётливо видно на фотографиях), что крайне негативно сказывается на магнитных свойствах.
4.2 Исследование влияния углерода на формирование текстуры изотропной электротехнической стали по переделам
Для изучения влияния углерода на текстуру изотропной электротехнической стали по переделам был проведён текстурный анализ по сечению полос после каждого вида обработки. Плотность компонент текстуры для горячекатаного и нормализованного металла определялась на поверхности полосы, в центре и в переходной зоне, для холоднокатаного и готового металла - на поверхности и в центре полосы.
Для удобства анализа текстуры был посчитан текстурный коэффициент К равный отношению суммы полюсной плотности благоприятных, с точки зрения магнитных свойств, компонент текстуры (200), (220) и (310) к сумме неблагоприятных - (211), (222) и (321).
K = (P200+P220+P310)/(P211+P222+P321) (14)
4.2.1 Текстура вакуумированной стали
Результаты исследования текстуры вакуумированной стали представлены в таблице 6 и на рис. 29-36. В горячекатаном металле количество кубической компоненты (наиболее благоприятной) увеличивается от поверхности к центру возрастая в несколько раз (в среднем в 3-4 раза). Ребровая компонента присутствует только на поверхности, её плотность составляет порядка 26-28%. Октаэдрическая составляющая имеет наибольшую плотность в промежуточном слое, немного меньше её (2-5%) в центре и в 3-3,5 раза данной компоненты меньше на поверхности, чем в промежуточном слое.
После нормализации распределение компонент текстуры в целом не изменилось, количество кубической компоненты возрастает в промежуточном слое, а октаэдрической компоненты - в центре, на поверхности количество этих составляющих по-прежнему относительно мало. Ребровая ориентировка присутствует только в поверхностном слое, её плотность составляет около 30%.
Характерной особенностью горячекатаного и нормализованного металла является неоднородное распределение текстурных компонент по сечению полосы.
Рис. 29. Распределение компонент текстуры в вакуумированной стали после горячей прокатки ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 30. Распределение компонент текстуры в вакуумированной стали после нормализации ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
После холодной прокатки выявлено повышение количества кубической ориентировки в стали прошедшей нормализацию. Ребровая компонента присутствует только в центре, в обоих случаях её количество одинаково и не очень значительно около 4%, что говорит об отсутствии её наследования после предыдущей обработки. Полюсная плотность октаэдрической ориентировки в металле с нормализацией и без нормализации отличается незначительно и составляет (как на поверхности, так и в центре) до 34%, т.е. её количество после холодной прокатки увеличивается.
Рис. 31. Распределение компонент текстуры в ненормализованной вакуумированной стали после холодной прокатки ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 32. Распределение компонент текстуры в нормализованной вакуумированной стали после холодной прокатки ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
В стали прошедшей окончательный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг полюсная плотность кубической составляющей текстуры в вакуумированной стали на поверхности и в центре приблизительно одинакова (с разницей в 1% в ту или иную сторону). Ребровая ориентировка представлена только в центре, при этом нормализация увеличивает содержание данной компоненты в 3 раза. Октаэдрической составляющей (и близкой к ней ориентировок (211), (321)) в готовом металле довольно большое количество: около 70% на поверхности, в центре 60% для стали без нормализации и 35-45% в стали проходившей нормализацию. Таким образом нормализация уменьшает количество октаэдрической и близкой к ней неблагоприятных в центре на 15-25%.
Рис. 33. Распределение компонент текстуры в готовой ненормализованной вакуумированной стали ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 34. Распределение компонент текстуры в готовой нормализованной вакуумированной стали ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Таблица 6. Текстура вакуумированной стали по переделам
|
Состояние |
Место съёмки |
Полюсная плотность компонент текстуры Phkl/% |
K |
||||||
|
200 |
211 |
220 |
310 |
222 |
321 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Вакуумированная ненормализованная ЭТС (3702484) |
|||||||||
|
Горяче- катаная |
Поверх-ность |
0,69 16,4% |
0,68 16,2% |
1,23 29,2% |
0,68 16,2% |
0,33 7,8% |
0,60 14,3% |
1,62 |
|
|
Промежу-точный слой |
0,58 47,2% |
0,35 28,5% |
менее 1% |
менее 1% |
0,30 24,4% |
менее 1% |
0,9 |
||
|
Центр |
0,91 68,9% |
0,19 14,4% |
менее 1% |
менее 1% |
0,22 19,8% |
менее 1% |
2,22 |
||
|
Холодно- катаная |
Поверх-ность |
3,44 45,8% |
1,37 18,2% |
менее 1% |
менее 1% |
2,5 33,3% |
0,2 2,7% |
0,85 |
|
|
Центр |
0,17 32,1% |
0,1 18,9% |
0,02 3,8% |
0,03 5,7% |
0,17 32,1% |
0,04 7,6% |
0,7 |
||
|
Готовая 730552 |
Поверх-ность |
2,20 24,9% |
1,46 16,5% |
менее 1% |
0,32 3,6% |
4,74 53,6% |
0,13 1,47% |
0,42 |
|
|
Центр |
0,79 19,7% |
0,81 20,2% |
0,36 9,0% |
0,38 9,5% |
1,14 28,4% |
0,53 13,2% |
0,62 |
||
|
730553 |
Поверх-ность |
1,82 20,7% |
1,66 18,9% |
менее 1% |
0,40 4,55% |
4,66 53,0% |
0,26 2,96% |
0,34 |
|
|
Центр |
0,9 21,2% |
0,92 21,6% |
0,23 5,4% |
0,48 11,3% |
1,26 29,6% |
0,47 11% |
0,61 |
||
|
730554 |
Поверхность |
1,66 18,7% |
1,45 16,4% |
менее 1% |
0,37 4,2% |
5,24 59,1% |
0,15 1,7% |
0,3 |
|
|
Центр |
0,85 20,45% |
0,86 20,84% |
0,3 7,3% |
0,43 10,28% |
1,2 28,9% |
0,5 12,2% |
0,62 |
||
|
Вакуумированная нормализованная (1702955) |
|||||||||
|
Горяче- катаная |
Поверх-ность |
0,68 17,6% |
0,66 17,1% |
1,01 26,1% |
0,62 16,0% |
0,31 8,0% |
0,59 15,3% |
1,49 |
|
|
Горяче- катаная |
Промежу-точный слой |
0,16 33,3% |
0,13 27,1% |
менее 1% |
0,02 4,2% |
0,14 29,2% |
0,03 6,2% |
0,6 |
|
|
Центр |
0,69 50,4% |
0,35 25,6% |
менее 1% |
менее 1% |
0,33 24% |
менее 1% |
1,02 |
||
|
Нормализо- ванная |
Поверхность |
0,45 11,3% |
0,71 17,84% |
1,23 30,9% |
0,53 13,3% |
0,39 9,8% |
0,67 16,8% |
1,25 |
|
|
Промежу-точный слой |
0,36 53,7% |
0,12 17,9% |
менее 1% |
0,06 8,96% |
0,09 13,4% |
0,04 5,97% |
1,68 |
||
|
Центр |
0,37 50,7% |
0,22 30,1% |
менее 1% |
менее 1% |
0,14 19,2% |
менее 1% |
1,03 |
||
|
Холодно- катаная |
Поверх-ность |
3,83 48,3% |
1,44 18,2% |
менее 1% |
менее 1% |
2,49 31,4% |
0,17 2,1% |
0,93 |
|
|
Центр |
0,17 32,7% |
0,1 19,2% |
0,02 3,9% |
0,03 5,8% |
0,18 34,6% |
0,02 3,9% |
0,73 |
||
|
Готовая 930562 |
Поверх-ность |
1,63 20,9% |
1,44 18,4% |
менее 1% |
0,51 6,5% |
4,02 51,4% |
0,22 2.8% |
0,38 |
|
|
Центр |
0,54 14,4% |
0,58 15,5% |
0,86 22,9% |
0,63 16,8% |
0,57 15,2% |
0,57 15,2% |
1,18 |
||
|
930566 |
Поверх-ность |
1,63 20,9% |
1,44 18,4% |
менее 1% |
0,51 6,5% |
4,02 51,4% |
0,22 2.8% |
0,38 |
|
|
Центр |
0,71 21,3% |
0,46 13,8% |
0,74 22,2% |
0,63 18,9% |
0,37 11,1% |
0,42 12,6% |
1,66 |
||
|
930567 |
Поверх-ность |
1,58 19,2% |
1,1 13,4% |
менее 1% |
0,68 8,3% |
4,53 55,1% |
0,33 4,0% |
0,38 |
|
|
Центр |
1,1 28,9% |
0,52 13,7% |
0,73 19,2% |
0,68 17,9% |
0,37 9,7% |
0,41 10,8% |
1,93 |
||
|
Вакуумированная нормализованная (6702958) |
|||||||||
|
Горяче- катаная |
Поверх-ность |
0,69 17,3% |
0,68 17% |
1,12 28% |
0,53 13,25% |
0,33 8,25% |
0,65 16,3% |
1,41 |
Рис. 35. Гистограмма распределения компонент полюсной плотности в вакуумированной ненормализованной стали по переделам ( - поверхностный слой, - промежуточный слой, - центр)
Рис. 36. Гистограмма распределения компонент полюсной плотности в вакуумированной нормализованной стали по переделам ( - поверхностный слой, - промежуточный слой, - центр)
После анализа полученных данных видно, что более благоприятная текстура в нормализованной стали (текстурный коэффициент K увеличился как на поверхности, так и в центре, причем в центре он увеличился очень значительно - в 2,5 раза).
4.2.2 Текстура невакуумированного металла
Результаты исследования текстуры вакуумированной стали представлены в таблице 7 и на рис. 37-44. В горячекатаном металле количество кубической компоненты увеличивается от поверхности к центру возрастая в несколько раз (до 8 раз). Ребровая компонента присутствует в основном на поверхности, плотность данной компоненты составляет порядка 34-39%, хотя в некоторых образцах она встречается и в промежуточном слое (до 8%). Количество октаэдрической ориентировки возрастает от поверхности к центру ,в некоторых образцах до 4 раз, и достигает 27% (максимум).
После нормализации тенденция распределения текстурных компонент в целом не меняется. Количество кубической компоненты возрастает в промежуточном слое (около 70%), а октаэдрической - в центре (до 30%), на поверхности количество этих составляющих по-прежнему относительно мало (около 10%), при этом октаэдрической ориентировки в промежуточном слое нет. Ребровая компонента присутствует только на поверхности, её количество постоянно и составляет порядка 35%.
После горячей прокатки и нормализации отмечено неоднородное распределение текстурных компонент по сечению полосы.
После холодной прокатки выявлено повышение количества кубической ориентировки в стали прошедшей нормализацию. В центре количество данной компоненты увеличилось на 10%. Ребровая компонента присутствует только в центре и только в ненормализованном металле, суммарная полюсная плотность ребровой ориентировки и близкой к ней (310) составляет до 7%. Полюсная плотность октаэдрической ориентировки после холодной прокатки составляет (как на поверхности, так и в центре) до 34%. Таким образом, операция нормализации горячекатаного металла не влияет на количество октаэдрической компоненты, но после холодной прокатки её количество увеличивается. Суммарная полюсная плотность ориентировки (222) и близких к ней ориентировок (211) и (321) достигает 55%.
После обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига распределение кубической компоненты представлено следующим образом: в стали не проходившей нормализацию плотность кубической ориентировки на поверхности достигает 25%, в центре - 16%. Нормализация увеличивает количество данной компоненты текстуры на поверхности на 4%, а в центре на 9% (с 16% до 25%). Ребровая ориентировка в ненормализованном металле представлено только в центре, суммарная полюсная плотность компоненты (220) и близкой к ней компоненты (310) составляет до 35%; в нормализованном металле ребровая компонента (220) и близкая к ней компонента (310) кроме центра (около 25% ) представлена ещё и на поверхности (около 17% ). Октаэдрической составляющей (и близкой к ней ориентировок (211), (321)) в готовом металле довольно большое количество: около 70% на поверхности, в центре 50% для стали без нормализации; и около 52% на поверхности и порядка48% в центре, в стали проходившей нормализацию. Таким образом нормализация уменьшает количество октаэдрической и близкой к ней неблагоприятных компонент на 20% на поверхности, в центре это уменьшение не так заметно - всего 3%.
Рис. 37. Распределение компонент текстуры в невакуумированной стали после горячей прокатки ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 38. Распределение компонент текстуры в невакуумированной стали после нормализации ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 39. Распределение компонент текстуры в ненормализованной невакуумированной стали после холодной прокатки ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 40. Распределение компонент текстуры в нормализованной невакуумированной стали после холодной прокатки ( - кубическая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 41. Распределение компонент текстуры в готовой ненормализованной невакуумированной стали ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Рис. 42. Распределение компонент текстуры в готовой нормализованной невакуумированной стали ( - кубическая компонента; - ребровая компонента; - октаэдрическая компонента)
Таблица 7. Текстура невакуумированной стали по переделам
|
Состояние |
Место съёмки |
Полюсная плотность компонент текстуры Phkl/% |
K |
||||||
|
200 |
211 |
220 |
310 |
222 |
321 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Невакуумированная ненормализованная ЭТС (9796166) |
|||||||||
|
Горяче- катаная |
Поверхность |
0,37 8,75% |
0,78 18,44% |
1,44 34,04% |
0,53 12,53% |
0,38 9,0% |
0,73 17,26% |
1,24 |
|
|
Промежу-точный слой |
0,18 39,%1 |
0,09 19,8% |
0,04 8,7% |
0,04 8,7% |
0,07 15,2% |
0,04 8,7% |
1,3 |
||
|
Центр |
0,71 74,7% |
0,24 25,3% |
менее 1% |
менее 1% |
менее 1% |
менее 1% |
2,96 |
||
|
Холодно- катаная |
Поверхность |
3,16 42,9% |
1,50 20,4% |
менее 1% |
менее 1% |
2,56 34,7% |
0,15 2,0% |
0,75 |
|
|
Центр |
0,20 34,5% |
0,1 17,2% |
0,02 3,5% |
0,02 3,5% |
0,21 36,2% |
0,03 5,2% |
0,7 |
||
|
Готовая 730558 |
Поверхность |
1,75 22,6% |
1,41 18,2% |
менее 1% |
0,25 3,2% |
4,1 53,0% |
0,23 3,0% |
0,35 |
|
|
Центр |
0,67 17,4% |
0,75 19,4% |
0,41 10,6% |
0,45 11,7% |
1,03 26,7% |
0,55 12,3% |
0,66 |
||
|
730559 |
Поверхность |
2,06 24,9% |
1,54 18,6% |
менее 1% |
0,44 5,13% |
4,1 49,5% |
0,16 1,9% |
0,43 |
|
|
Центр |
0,62 16,5% |
0,60 16% |
0,71 18,9% |
0,53 14,1% |
0,75 20% |
0,54 14,4% |
0,98 |
||
|
730560 |
Поверхность |
2,43 28,4% |
1,39 16,2% |
менее 1% |
0,33 3,86% |
4,23 49,4% |
0,18 2,1% |
0,48 |
|
|
Центр |
0,53 14,0% |
0,55 14,5% |
0,98 25,9% |
0,48 12,7% |
0,74 19,5% |
0,51 13,5% |
1,11 |
||
|
730561 |
Поверхность |
1,66 20,2% |
1,14 13,9% |
0,16 2,0% |
0,57 7,0% |
4,5 54,8% |
0,18 2,2% |
0,41 |
|
|
Центр |
0,72 19,25% |
0,54 14,4% |
0,83 22,2% |
0,54 14,4% |
0,62 16,6% |
0,49 13,1% |
1,27 |
Рис. 43. Гистограмма распределения компонент полюсной плотности в невакуумированной ненормализованной стали по переделам( - поверхностный слой, - промежуточный слой, - центр)
Рис. 44. Гистограмма распределения компонент полюсной плотности в невакуумированной нормализованной стали по переделам ( - поверхностный слой, - промежуточный слой, - центр)
После анализа полученных данных видно, что более благоприятная текстура в нормализованной стали (текстурный коэффициент K увеличился как в центре (на 0,1), так и на поверхности (в 2 раза)).
4.3 Исследование магнитных свойств
Исследование магнитных свойств стали заключалось в определении удельных магнитных потерь P1,5/50, магнитной индукции B2500, анизотропии удельных магнитных потерь ?P1,5/50 и анизотропии магнитной индукции ?B2500 образцов после окончательной термообработки. Значения этих показателей приведены в таблице 8 и на рис. 44, 45.
Таблица 8. Магнитные свойства исследуемых сталей
|
Тип стали |
Номер партии |
P1,5/50, Вт/кг |
B2500, Тл |
?P1,5/50, % |
?B2500, Тл |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Невакуумир. Ненормализ. Сплав=0,037% |
730558 |
3,56 |
1,56 |
11 |
0,05 |
|
|
730559 |
3,54 |
1,56 |
11 |
0,06 |
||
|
730560 |
3,53 |
1,56 |
10 |
0,05 |
||
|
730561 |
3,54 |
1,56 |
10 |
0,05 |
||
|
730565 |
3,55 |
1,57 |
11 |
0,06 |
||
|
730567 |
3,51 |
1,58 |
9 |
0,05 |
||
|
среднее |
3,54 |
1,565 |
10,3 |
0,053 |
||
|
Невакуумир. нормализ. Сплав=0,035% |
330506 |
3,36 |
1,61 |
12 |
0,07 |
|
|
330507 |
3,38 |
1,61 |
11 |
0,07 |
||
|
330508 |
3,39 |
1,61 |
12 |
0,07 |
||
|
330512 |
3,47 |
1,61 |
10 |
0,08 |
||
|
330513 |
3,46 |
1,61 |
10 |
0,08 |
Рис. 45. Гистограмма удельных магнитных потерь P1,5/50 в изотропной электротехнической стали
Рис. 46. Гистограмма анизотропии удельных магнитных потерь ДP1,5/50 в изотропной электротехнической стали
Рис. 47. Гистограмма магнитной индукции B2500 в изотропной электротехнической стали
Рис. 48. Гистограмма анизотропии магнитной индукции ДB2500 в изотропной электротехнической стали
В результате проведённых исследований выявлено, что самые низкие удельные магнитные потери и анизотропия удельных магнитных потерь и магнитной индукции в вакуумированной нормализованной стали. Наибольшая магнитная индукция в невакуумированной нормализованной стали. Худшие магнитные свойства имеет вакуумированная ненормализованная сталь.
4.4 Обсуждение результатов
Работы по изучению изотропных электротехнических сталей говорят о комплексном влиянии многих факторов на магнитные свойства данного материала. В данной научно-исследовательской работе этот факт также подтверждается.
Для исследования подбирались образцы плавок близкого химического состава, но с разным содержанием углерода, т.е. вакуумированный и невакуумированный металл. Часть металла не подвергалась нормализации. Было рассмотрено влияние углерода на формирование структуры и текстуры стали по технологическим переделам.
В результате анализа полученных данных было выявлено, что в невакуумированом металле после горячей прокатки глубина рекристаллизованной зоны больше, чем в вакуумированном в среднем в 2 раза (около 650 мкм.); размер зерна также больше не 15 мкм.
После нормализации стали происходит увеличение размеров зерна на поверхности до 55-57 мкм, а в центре в невакуумированом металле до 75 мкм, в вакуумированном - до 100 мкм; следовательно прямого наследования размеров зерна не наблюдается. Полученные данные хорошо коррелируют с данными о торможении процессов рекристаллизации примесными атомами [19], в данном случае атомами углерода.
После обработки на АНО выявлена следующая тенденция: в стали не проходившей нормализацию размер зерна больше в невакуумированной стали, кроме того, в вакуумированном металле отмечена сильная разнозернистость (от 30 мкм до 250 мкм), что отрицательно сказывается на магнитных свойствах изотропной электротехнической стали. В нормализованной стали картина обратная т.е. в вакуумированной стали размер зерна больше на 15 мкм и достигает 100 мкм, что приближается к оптимальным значениям.
Также после обезуглероживания невакуумированной стали выявлено появление зоны внутреннего окисления, что негативно отражается на магнитных свойствах (поскольку, по современным представлениям увеличение глубины ЗВО на 1 мкм приводит к увеличению удельных магнитных потерь на 0,01 Вт/кг).
В настоящее время одним из основных резервов снижения удельных магнитных потерь и увеличения магнитной индукции в изотропной электротехнической стали является увеличение доли кубических компонент текстуры, поэтому формированию текстуры в последнее время уделяется всё большее внимание.
Анализ данных исследования текстуры позволяет говорить о сложности и неравномерности распределения компонент текстуры по сечению полосы металла после горячей прокатки и нормализации вакуумированной и невакуумированной стали. Несмотря на это, выявлены общие закономерности в распределении текстурных компонент. Так, в горячекатаном металле количество кубической компоненты в увеличивается от поверхности к центру возрастая в несколько раз и достигая 70% (как для вакуумированной, так и для невакуумированной стали), ребровая компонента присутствует только на поверхности, её плотность составляет порядка 26-28% для вакуумированной стали и 34-39% - для невакуумированной стали. Количество октаэдрической ориентировки возрастает от поверхности к центру, в некоторых образцах до 4 раз, и достигает 27% (максимум в невакуумированной стали).
После нормализации характер распределения текстурных компонент изменяется незначительно. Количество кубической компоненты возрастает в промежуточном слое (70% - в невакуумированной стали и 53% - в вакуумированной), а октаэдрической - в центре, на поверхности количество этих составляющих по-прежнему относительно мало (около 10%). Ребровая ориентировка присутствует только в поверхностном слое, её плотность составляет 30 и 35% соответственно для вакуумированной и невакумированной стали.
После холодной прокатки выявлено повышение количества кубической ориентировки в стали, прошедшей нормализацию. Ребровая компонента присутствует только в центре и во всех случаях её количество одинаково и не очень значительно (около 4%), что говорит об отсутствии её наследования после предыдущей обработки. Полюсная плотность октаэдрической ориентировки в металле с нормализацией и без нормализации отличается незначительно и составляет (как на поверхности, так и в центре) 33-36%, т.е. её количество после холодной прокатки увеличивается.
В вакуумированной стали, прошедшей окончательный обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, полюсная плотность кубической составляющей текстуры на поверхности и в центре приблизительно одинакова: (разница около 1%). В невакуумированной стали без нормализации плотность кубической ориентировки на поверхности и в центре довольно сильно различается достигая 25% на поверхности и 16% в центре. Нормализация увеличивает количество данной составляющей текстуры на поверхности на 4%, а в центре на 9% (с 16% до 25%). Ребровая ориентировка в вакуумированном металле представлена только в центре, при этом нормализация увеличивает содержание данной компоненты в 3 раза. В невакуумированной стали ребровая ориентировка в ненормализованном металле представлено только в центре, суммарная полюсная плотность компоненты (220) и близкой к ней компоненты (310) составляет до 35%. В нормализованном металле ребровая компонента (220) и близкая к ней компонента (310) кроме центра (около 25% ) представлена ещё и на поверхности (около 17% ). Октаэдрической составляющей (и близкой к ней ориентировок (211), (321)) в текстуре готового ненормализованного металла довольно большое количество: около 70% на поверхности (для обоих вариантов обработки), в центре 60% для вакуумированной стали и 50% для невакуумированной стали.
Нормализация уменьшает количество октаэдрической и близкой к ней неблагоприятных компонент в вакуумированной стали в центре на 15-25%, в невакуумированной на поверхности на 20%.
В результате комплексного воздействия всех вяшеизложенных факторов лучшие магнитные свойства отмечены в вакуумированной нормализованной стали. Предположение Шимидзу И., Ито И., Ида И. о том, что углерод положительно влияет на образование кубической текстуры, подтвердилось. Его влияние обусловлено торможением дислокаций примесными атомами углерода, в результате чего скольжение дислокаций идёт по другому механизму. Это способствует увеличению доли кубической ориентировки, что приводит к увеличению магнитной индукции на 0,01 Тл. Однако, несмотря на более высокую полюсную плотность кубической ориентировки в невакуумированом металле, наличие зоны внутреннего окисления снижает магнитные свойства изотропной электротехнической стали, в частности увеличиваются удельные магнитные потери.
Нормализация для обоих типов металла сказывается положительно на магнитных свойствах, что обусловлено наличием более однородной структуры снятием внутренних напряжений и увеличением рекристаллизованной зоны перед холодной прокаткой.
Лучшие магнитные свойства имеет вакуумированная нормализованная сталь, худшие - вакуумированная ненормализованная, что обусловлено большой разнозернистостью и низким отношением суммы полюсной плотности благоприятных, с точки зрения магнитных свойств, компонент текстуры (200), (220) и (310) к сумме неблагоприятных - (211), (222) и (321).
Выводы
1. Изучены структура и текстура вакуумированной и невакуумированной стали по переделам после горячей прокатки, нормализации, холодной прокатки и конечного отжига, и магнитные свойства готовой стали.
2. Вакуумирование способствует в горячекатаной стали уменьшению глубины рекристаллизованной зоны и снижению размеров зерна.
Текстура вакуумированной и невакуумированной стали после горячей прокатки существенных отличий не имеет: плотность кубической ориентировки увеличивается от поверхности к центру достигая 70%, ребровая компонента присутствует только на поверхности (вакуумирование снижает её плотность с 35 до 25%), количество октаэдрической компоненты возрастает от поверхности к центру достигая до 27%.
3. Нормализационная обработка горячекатаной стали способствует протеканию рекристаллизации, при этом в вакуумированном металле по сравнению с невакуумированным в центре зерно крупнее.
Тенденция распределения компонент текстуры не изменяется, при этом после вакуумирования наблюдается снижение плотности кубической ориентировки в промежуточном слое на 17%, а ребровой - на поверхности на 5%.
4. После холодной прокатки наблюдается повышение количества кубической ориентировки в стали (с вакуумированием и без), прошедшей нормализацию. Полюсная плотность октаэдрической ориентировки в металле с нормализацией и без нормализации отличается незначительно и составляет (как на поверхности, так и в центре) 33-36%, т.е. её количество после холодной прокатки увеличивается.
5. После окончательной обработки стали, не проходившей нормализацию, размер зерна больше в невакуумированной стали, кроме того, в вакуумированном металле отмечена сильная разнозернистость (от 30 мкм до 250 мкм. В нормализованной стали картина обратная т.е. в вакуумированной стали размер зерна больше на 15 мкм и достигает 100 мкм, что приближается к оптимальным значениям. В невакуумированной стали в результате обезуглероживающего отжига отмечено появление зоны внутреннего окисления.
В вакуумированной стали полюсная плотность кубической составляющей текстуры на поверхности и в центре одинакова. Ребровая ориентировка в ненормализованной стали представлена только в центре. Октаэдрической составляющей (и близкой к ней ориентировок (211), (321)) в готовом ненормализованном металле70% на поверхности в центре 50-60%.
Нормализация увеличивает количество кубической составляющей текстуры в невакуумированной стали, ребровой компоненты в вакуумированной стали в 3 раза; уменьшает количество октаэдрической и близких к ней неблагоприятных компонент (211), (321).
6. Наилучшие магнитные свойства (на уровне марки 2412) получаются в вакуумированной нормализованной стали, что обусловлено отсутствием зоны внутреннего окисления, наличием сравнительно крупных равноосных зёрен и хорошим отношением благоприятных ориентировок текстуры к неблагоприятным (в центре К = 1,7), при этом в невакуумированной стали несмотря на более высокую плотность кубической составляющей текстуры (которая в данном случае даёт увеличение магнитной индукции на 0,01Тл) более высокие удельные магнитные потери..
7. С целью получения высшего уровня магнитных свойств рекомендуется проводить вакуумирование и нормализацию ИЭТС 3 группы легирования.
5. Экономическая часть
5.1 Сетевой график выполнения дипломной работы
С целью лучшей организации и контроля за ходом выполнения дипломной работы исследовательского характера составляется и рассчитывается сетевой график. Он позволяет рационально организовать рабочее время, порядок выполнения работ и контролировать процесс выполнения исследования в установленные сроки.
Составление перечня работ и первоначального варианта сетевого графика
Сетевой график включает три комплекса работ:
а) комплекс подготовительных работ;
б) проведение экспериментальных работ;
в) комплекс заключительных работ.
Общая продолжительность выполнения дипломной работы рассчитывается с момента окончания преддипломной практики и до 1июля, с учётом 40-часовой рабочей недели и двух выходных. Полученное время выполнения дипломной работы составляет 520 ч. и распределяется по этапам в соотношении 0,5:1,5:1,0. Следовательно на комплекс подготовительных работ приходится 86,7 ч., на проведение экспериментальных работ - 260 ч., на комплекс заключительных работ - 173,3 ч.
Таблица 9. Перечень работ, выполняемых в дипломной работе
|
№ п/п |
Шифр работ |
Наименование работ |
Формулировка событий |
Затраты времени, ч. |
|
|
1 |
1 - 2 |
Получение задания |
Задание получено |
2 |
|
|
2 |
2 - 3 |
Составление лит. обзора |
Лит. обзор составлен |
60 |
|
|
3 |
2 - 4 |
Изучение действующего оборудования и существующей методики исследования |
Действующее оборудование и существующая методика изучены |
24 |
|
|
4 |
2 - 7 |
Получение задания по БЖД |
Задание по БЖД получено |
2 |
|
|
5 |
3 - 6 |
Формулировка цели исследования |
Цель исследования сформулирована |
5 |
|
|
6 |
4 - 5 |
Составление методики проведения исследования |
Методика проведения исследования составлена |
30 |
|
|
7 |
5 - 6 |
Ожидание |
Ожидание окончено |
0 |
|
|
8 |
6 - 12 |
Подготовка образцов к исследованию |
Образцы к исследованию подготовлены |
80 |
|
|
9 |
7 - 8 |
Разработка мер защиты по БЖД |
Меры защиты по БЖД разработаны |
20 |
|
|
10 |
8 - 9 |
Получение задания по экономике |
Задание по экономике получено |
2 |
|
|
11 |
9 - 10 |
Расчёт задания по экономике |
Задание по экономике рассчитано |
10 |
|
|
12 |
10 - 11 |
Расчёт задания по БЖД |
Задание по БЖД рассчитано |
10 |
|
|
13 |
11 - 13 |
Ожидание |
Ожидание окончено |
0 |
|
|
14 |
12 - 13 |
Получение экспериментальных данных |
Экспериментальные данные получены |
70 |
|
|
15 |
13 - 14 |
Обобщение результатов |
Результаты обобщены |
10 |
|
|
16 |
14 - 15 |
Обсуждение полученных данных |
Полученные данные обсуждены |
15 |
|
|
17 |
15 - 16 |
Построение графиков и таблиц |
Графики и таблицы построены |
10 |
|
|
18 |
16 - 17 |
Оформление записки |
Записка оформлена |
100 |
|
|
19 |
17 - 18 |
Оформление плакатов |
Плакаты оформлены |
70 |
Рис. 49. Сетевой график выполнения дипломной работы
Расчёт основных параметров сетевого графика в индексах работ
Основные параметры сетевого графика: ожидаемое время выполнения работ, ранние и поздние сроки начала и окончания работ, резервы работ.
Ожидаемое время выполнения работы:
tож = (tmin + 4tнв + tmax)/6, (15)
tож = (3tmin + 2tmax)/5, (16)
где tmin - минимальное время, требуемое для выполнения работ при самых благоприятных условиях их протекания;
tmax - максимальное время, необходимое при самых неблагоприятных условиях;
tнв - наиболее вероятное время.
Порядок расчёта остальных параметров:
а) устанавливаем критический путь и его продолжительность
1 путь = 2 + 24 + 30 + 0 + 80 + 70 + 10 + 15 + 10 + 100 + 70 = 411 ч.,
2 путь = 2 + 60 + 5 + 80 + 70 + 10 + 15 + 10 + 100 + 70 = 422 ч.,
3 путь = 2 + 2 +20 + 2 + 10 + 10 + 0 + 10 + 15 + 10 + 100 + 70 = 251 ч.
Критический путь 2 имеет максимальную продолжительность и определяет общую длительность выполнения всего комплекса работ.
б) определяем ранние сроки начала и окончания работ, начиная с исходного события:
Подобные документы
Проект термического отделения для производства изотропной электротехнической стали четвертой группы легирования в условиях ЛПЦ–5 ОАО "НЛМК". Требования предъявляемые к изотропной стали. Анализ опасностей и вредных факторов в термическом отделении.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 05.02.2012Проект отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования. Влияние температуры нормализации на структуру и свойства стали. Годовой экономический эффект и нормативный срок окупаемости капитальных затрат.
дипломная работа [454,6 K], добавлен 20.02.2011Технологический процесс производства изотропной электротехнической стали, влияние легирующих элементов и примесей на свойства металла. Расчет оборудования и проектирование отделения. Контроль качества продукции; механизация и автоматизация; охрана труда.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.02.2012Классификация инструментальных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства штамповых сталей. Химический состав стали 4Х5МФ1С. Влияние температуры закалки на структуру и твердость материала. Оценка аустенитного зерна и износостойкости.
дипломная работа [492,5 K], добавлен 19.02.2011Конструкционные стали с повышенным содержанием углерода. Качество и работоспособность пружины. Маркировка и основные характеристики пружинных сталей. Основные механические свойства рессорно-пружинной стали после специальной термической обработки.
курсовая работа [25,4 K], добавлен 17.12.2010Требования к свойствам инструментальных материалов. Перечень марок нескольких основных нетеплостойких сталей для режущего инструмента. Закалка доэвтектоидных сталей. Быстрорежущие стали: маркировка, структура, технология термической обработки и свойства.
контрольная работа [19,8 K], добавлен 20.09.2010Трубы (газо- и нефтепроводы) и основные требования к ним. Влияние параметров контролируемой прокатки на структуру и свойства низкоуглеродистой низколегированной стали 10Г2ФБ. Влияние исходной структуры стали после дополнительной термической обработки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.07.2012Выбор и обоснование конструкционного материала для изготовления детали. Влияние химического состава стали на механические свойства, глубину прокаливаемости. Маршрутная технология предварительной и окончательной термической обработки. Контроль качества.
курсовая работа [781,5 K], добавлен 20.11.2008Технологический процесс изготовления режущих пластин токарного обрезного резца. Режим термической обработки, структура и механические свойства стали для валов двигателей внутреннего сгорания. Характеристика быстрорежущих сталей. Явление хладноломкости.
контрольная работа [50,6 K], добавлен 25.08.2015Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.
курсовая работа [33,2 K], добавлен 06.04.2012
