ТЕРМОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ
HEAT-RESISTANT COATING FOR ANISOTROPIC ELECTRO-TECHNICAL STEEL

Изобретение относится к производству электротехнической стали, точнее к трансформаторной стали и к термостойкому покрытию на ней.
Потери электроэнергии при перемагничивании определяются степенью совершенства кристаллической текстуры, дисперсностью доменной структуры и, далеко не в последнюю очередь, - структурой подповерхностной зоны (1-3).
2
4
В случае, если подповерхностная зона насыщена неметаллическими включениями (типа показанных на фиг.1), перемагничивание затруднено. Магнитные потери возрастают пропорционально глубине деградированной зоны и развитости поверхностности раздела между металлом и поверхностным керамическим слоем (грунтовый слой). Основной причиной деградации подповерхностного слоя является неуправляемое взаимодействие термостойкого магнезиального покрытия с металлом, о чем свидетельствует состав включений, представленный главным образом фостеритом (MgSO). Следовательно, совершенствование структуры подповерхностной зоны определяется возможностью управления процессом взаимодействия металла и магнезиального покрытия.
2
4
Частично эта задача решалась введением в сталь компонентов, пассивирующих поверхность металла (Sb, Cu). Более эффективно удаление с поверхности стали фаялита (FeSiO), образующегося при обезуглероживающем отжиге и выполняющего функции катализатора при взаимодействии металла с термостойким покрытием. Вместе с тем удаление фаялита реализуется за счет травления поверхности, что увеличивает затраты.
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является термостойкое покрытие для анизотропной электротехнической стали, полученное из состава, содержащего следующие компоненты, мас.%: ортофосфорная кислота 45,3-48,5, оксид магния 3,9-4,4, гидроксид алюминия 2,0-2,6, борная кислота 0,3-0,4, жидкие комплексные удобрения 5-10, вода - остальное (4).
2
Основной задачей предлагаемого изобретения является выбор состава термостойкого покрытия, при котором процесс грунтообразования реализуется только на поверхности металла, что исключает деградацию подповерхностного слоя. Поставленная задача достигается тем, что термостойкое покрытие для анизотропной электротехнической стали содержит следующие компоненты, мас.%: порошкообразный кремнезем 75-89, оксид магния 10-20, коллоидный кремнезем 1-3 в пересчете на SiO.
Обеспечиваемый изобретением технический результат заключается в повышении качества термостойкого покрытия за счет устранения зоны, обогащенной неметаллическими включениями в подповерхностных слоях, что позволяет получить покрытие, обладающее высоким электрическим сопротивлением, позволяющим сохранить магнитные свойства стали на приемлемом уровне.
Основная составляющая предлагаемого состава покрытия - порошкообразный кремнезем, который инертен по отношению к металлу, коллоидный кремнезем (золь кремнезема) добавляется для стабилизации суспензии, т.е. предотвращения ее расслоения, а оксид магния - для формирования тонкого грунтового слоя, не внедряющегося в металл.
Описанные ниже результаты экспериментов подтверждают эффективность использования термостойкого покрытия предлагаемого состава.
2
Металл для проведения экспериментов выплавляли в кислородных конвертерах (состав, мас.%: Si 3,10-3,30; C 0,03-0,004; Mn 0,28-0,33; S 0,003-0,004; Cu 0,5-0,55; Al 0,015-0,018; N 0,01-0,012; остальное - железо и неизбежные примеси) и разливали в слябы на машинах непрерывного литья. Литые слябы нагревали в методических печах до температуры 1240-1260°C, прокатывали на широкополосном стане на полосы толщиной 2,5 мм. Горячекатаные полосы обрабатывали по следующей схеме: травление, первая холодная прокатка на толщину 0,7 мм, обезуглероживающий отжиг, вторая холодная прокатка на толщину 0,27 мм, обезжиривание, нанесение термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг, выпрямляющий отжиг с нанесением магнитоактивного электроизоляционного покрытия.
В качестве термостойкого покрытия использовали композиции следующего состава (таблица 1).
Таблица 1
Вариант покрытия
Содержание компонентов, мас.%
оксид магния,MgO
дисперсный порошкообразный кремнезем
коллоидный кремнезем в пересчете на SiCO<sub>2</sub>
1
100
-
-
2
30
70
-
3
20
80
-
4 (соответствует заявленному составу)
20
77
3
5 (соответствует заявленному составу)
15
83
2
6 (соответствует заявленному составу)
10
89
1
7
5
93
2
Таблица 2 иллюстрирует различия в уровне магнитных свойств и качестве покрытия при использовании различных композиций термостойкого покрытия.
Таблица 2
Качественные показатели стали при использовании термостойкого покрытия различного состава.
Вариант состава покрытия (таблица 1)
Магнитные свойства
Характеристика качества грунтового слоя
B<sub>800</sub>, Тл
P<sub>1,7/50</sub>, Вт/кг
1
1,87
1,11
грунтовый слой высокого качества
2
1,87
1,09
грунтовый слой неравномерный
3
1,87
1,08
суспензия расслаивается, грунтовый слой неудовлетворительный
4
1,88
1,04
грунтовый слой высокого качества
5
1,88
1,03
грунтовый слой удовлетворительного качества
6
1,89
1,02
-,,-
7
1,87
1,02
грунтовый слой неравномерный
1,7/50
Из данных (таблица 2) следует, что использование термостойкого покрытия рекомендуемого состава (варианты 4-6) позволяет уменьшить удельные магнитные потери P на 5-7% при сохранении качества грунтового слоя на приемлемом уровне, вполне достаточном для получения высокого уровня электрического сопротивления в готовом металле. Положительный эффект в улучшении магнитных свойств достигнут за счет устранения деградированного слоя в подповерхностной зоне полос (фиг.2).
Таким образом, введение в состав термостойкого покрытия кремнезема в виде дисперсного порошка и коллоида (золи) кремнезема позволяет улучшить качество готового металла при минимальных затратах.
Источники информации
1. JP 2000-038615, МПК C21D 8/12, 08.02.2000.
2. US 6733599 В2, МПК C21D/70, 09.10.2003.
3. JP 11-302731 A, 02.11.1999.
4. RU 2108634 C1, МПК H01B 3/02, 10.04.1998 (прототип).