Дипломная работа: Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн

При непрерывном развитии техники, быстром увеличении производства электроэнергии значительно расширяется, область применения электротехнической стали. Сама технология производства электротехнической стали значительно изменилась. Рулонная холоднокатаная текстурованная и нетекстурованная доминирует над листовой горячекатаной сталью. Созданы и проектируются, новые марки стали с улучшенными магнитными свойствами.

Высокие магнитные свойства готовой электротехнической анизотропной стали, обеспечивается наличием в стали совершенной кристаллографической текстуры (110) [001] (ребровая текстура, текстура Госса), которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации при высокотемпературном отжиге. Для протекания вторичной рекристаллизации необходимо, во-первых, создание уже при горячей прокатке стали определённой структурной и текстурной неоднородности и, во-вторых, наличие в металле дисперсных частиц ингибиторной фазы.

Получение необходимой кристаллографической текстуры в электротехнической анизотропной стали, достигается посредством реализации механизма структурной наследственности. Ингибиторная фаза задерживает нормальный рост зёрен, позволяя реализоваться процессу вторичной рекристаллизации.

В настоящее время существует три основных варианта производства электротехнической анизотропной стали: сульфидный, нитридный, сульфанитридный. Эти варианты отличаются химическими составами и режимами обработки.

Сульфидный вариант самый распространённый. Ингибиторной фазой в данной стали, является сульфид марганца. Основными технологическими операциями при производстве стали, по сульфидному варианту являются ограничение концентрации марганца, высокотемпературный нагрев перед горячей прокаткой, горячая прокатка, две холодные прокатки, разделённые рекристаллизационным отжигом. Конечная десульфурация металла до содержания серы 0,002% производится при высокотемпературном отжиге. Готовая сталь имеет магнитную индукцию в поле 800 А/м – 1,81 – 1,84 Тл.

Сталь нитридного варианта имеет повышенное содержание углерода, азота и меди. Ингибиторной фазой является нитрид алюминия. Основные операции после горячей прокатке – первая холодная прокатка, вторая холодная прокатка и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м – 1,85 – 1,89 Тл. При этом способе содержание азота в стали, колеблется в пределах 0,006 – 0,010%, алюминия 0,010 – 0,020%, а содержание серы, кислорода и других примесей должно быть минимальным (около 0,002 – 0,003%). Существенным отличием стали нитридного варианта от сульфидного является более низкий нагрев металла перед горячей прокаткой: (1250 °С, против 1400 °С).

Сталь сульфо-нитридного варианта имеет повышенное содержание (по сравнению с сульфидными) углерода и алюминия. Основные операции после горячей прокатки – нормализация, однократная холодная прокатка, обезуглероживающий отжиг и высокотемпературный отжиг. Магнитные индукции в поле 800 А/м – 1,89 – 1,94 Тл – являются самыми высокими для готовой стали, что обеспечивается за счёт формирования сверхплотной дисперсной ингибиторной фазы в процессе термообработок (а не при горячей прокатке) и мощного силового воздействия на текстуру стали, каковой является однократная прокатка. Принципиально важным в данной технологии является наличие высокотемпературного нормализирующего отжига (1120 °С – 1150 °С) с жёстко регламентированным режимом охлаждения.

Производство холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, получает все большее распространение за рубежом. В больших количествах холоднокатаная сталь производится в США, Великобритании, ФРГ, Франции, Японии и Швеции.

По выпуску электротехнической анизотропной стали Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Из нее делают сердечники для трансформаторов. Сердечники подвергаются перемагничиванию переменными токами. Изготовление сердечников из хорошо текстурованных сталей позволяет сократить габариты и вес трансформаторов, повысить их коэффициент полезного действия.

На первом месте в России по выпуску электротехнической анизотропной стали, находится Новолипецкий металлургический комбинат. Качество стали, выпускаемой НЛМК, удовлетворяет требованиям мировых стандартов. НЛМК экспортирует электротехническую анизотропную сталь во многие страны мира.

Повышение качества стали, связано, прежде всего, с уменьшением общих удельных потерь. Чтобы уменьшить эти потери детали машин и трансформаторов изготавливают из тонких листов толщиной от 0,15 до 0,35 мм. Эти листы имеют электроизоляционную оболочку. Применяют различные типы изоляций на поверхности анизотропных электротехнических сталей [1].

Электроизоляционное покрытие наносится с целью улучшения магнитных характеристик стали, уменьшения общих удельных потерь в стали, снижения шума в сердечниках трансформаторов большой мощности и размеров [1].

В целях более рационального использования электротехнической анизотропной стали, механизации, и автоматизации технологических процессов изготовления трансформаторов требуется, чтобы сталь готовилась в виде ленты. Ввиду этого электротехническая промышленность требует поставлять сталь в виде ленты. [1]. Ввод нового, более современного оборудования, а также совершенствование технологии выплавки стали, и других мероприятий способствует, значительному улучшению качества анизотропной электротехнической стали.

1.2 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1 – 83

Изделия из электротехнической стали, работают в переменных магнитных полях, следовательно, генерируются вихревые токи. Они подвергаются быстрому перемагничиванию. Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим сталям, является минимальная величина потерь мощности на возбуждение вихревых токов и подмагничивание, отнесённая к единице массы стали – это ваттные потери или удельные потери. Свойства стали, определяются величиной и формой зёрен, текстурой, которые зависят от химического состава металла, от величины обжатий при холодной и горячей прокатке и термообработки. У электротехнической анизотропной стали большая величина магнитной проницаемости.

Электротехническую анизотропную сталь подразделяют:

по точности изготовления по толщине:

нормальной точности – Н,

повышенной точности – П

по точности изготовления по ширине:

нормальной точности,

повышенной точности – Ш;

по неплоскостности: на классы 1 и 2;

по серповидности (для рулонной стали и ленты):

нормальной точности,

повышенной точности – С;

по виду покрытия:

без покрытия (с металлической поверхностью),

без электроизоляционного покрытия (без дополнительного нанесения изоляции, но с грунтовым слоем) – БП,

с электроизоляционным термостойким покрытием – ЭТ,