Технология изготовления листовой электротехнической стали

толщиной 2-6мм в рулонах массой 20-30т и более. В зависимости от сортамента

и качества листовой стали скорость прокатки на этих станах составляет 10-

25м/с.

В соответствии с шириной полосы длина бочки валков равна 1700-2500мм ;

диаметры валков рабочих 500-600мм и опорных 1400-1600мм . годовая

производительность станов равна 1-1,5млн.т.

Расположение оборудования в цехах холодной прокатки со станами 1200,1700 и

1400, а также станом 2000 показано на рис.1,2,3.

ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ШИРОКОПОЛОСНОЙ СТАЛИ НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ.

Непрерывные станы холодной прокатки по производительности , степени

автоматизации и себестоимости прокатываемой продукции для условий прокатки

массового сортамента имеют значительные преимущества перед одноклетевыми

реверсивными станами.

В современных цехах холодной прокатки работают непрерывные станы -

двухклетевые , трехклетевые , четырехклетевые , пятиклетевые и

шестиклетевые.

В зависимости от сортамента холодного проката устанавливают необходимое

число клетей с таким расчетом, чтобы за один пропуск через непрерывный стан

получить заданную толщину проката.

Трехклетевые непрерывные станы допускают прокатку полосы за один пропуск

через стан с суммарным обжатием 45-60% ;четырехклетевые непрерывные станы

допускают за один пропуск через стан суммарное обжатие полосы 70-80% и

пятиклетевые – суммарное обжатие полосы за пропуск до 90%.

Непрерывные станы целесообразно применять при прокатке очень больших партий

проката одного размера.

В непрерывных станах последняя клеть предназначается исключительно для

отделочного пропуска , поэтому качество поверхности ленты здесь более

высокое, чем при прокатке полос в реверсивных станах , где обжимные и

отделочные пропуски производятся в одной клети.

Производительность непрерывных станов благодаря применению высоких

скоростей прокатки , больших обжатий и главным образом сокращению холостого

хода значительно выше производительности реверсивных станов. Именно этим

объясняется широкое применение непрерывных станов при прокатке массовой

продукции.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ.

Одно из основных условий создания высокоэкономичных трансформаторов и

электрических машин - применение для их изготовления высококачественной

холоднокатаной трансформаторной стали, которая характеризуется меньшими

удельными (ваттными) потерями и более высокой магнитной индукцией, .чем

горячекатаная. Магнитная индукция холоднокатаной трансформаторной стали на

25-30% выше, а удельные потери в 1,5-2 раза ниже, чем у горячекатаной.

Применение высококачественной холоднокатаной трансформаторной стали в

трансформаторах, в крупных электрических машинах и приборах уменьшает их

массу и габариты, значительно сокращает потери электроэнергии, расход

материалов и средств.

Применение на заводах электротехнической промышленности рулонной

трансформаторной стали вместо листовой позволяет значительно увеличить

производительность труда в заготовительных цехах, обеспечивая механизацию и

автоматизацию трудоемких операций штамповки и резки этой стали, сокращая на

10-20% расход металла благодаря более рациональному раскрою деталей из

рулона. Все это позволяет организовать изготовление витых сердечников

значительного диапазона размеров.

Обычно листовые заготовки из трансформаторной стали подвергают на заводах

трансформаторостроения двух и трехкратной лакировке. Нанесение на заводах

черной металлургии на поверхность стали электроизоляционной пленки

позволяет не покрывать лаком заготовки для распределительных

трансформаторов.

СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ

Холоднокатаную листовую трансформаторную сталь поставляют следующих

размеров: толщиной 0,28; 0,30; 0,35 и 0,5 мм, шириной в основном 750, 860 и

1000 мм. Использование протяжных печей для обезуглероживающей обработки

позволило поставлять сталь в рулонах такой же толщины и ширины, как и

листовой прокат. Ленточный прокат, полученный роспуском рулонов на заданную

ширину, поставляют шириной 170, 190, 200, 240, 250, 300 и до 500 мм. Ленту

трансформаторной стали толщиной 0,04-0,08 мм и шириной 5-240 мм (в

зависимости от толщины) ряд заводов поставляет по специальным техническим

условиям. Магнитные свойства трансформаторной стали должны соответствовать

требованиям стандартов.

У поликристаллических материалов, кристаллы которых ориентированы случайно,

магнитные свойства в различных направлениях практически одинаковы. В

процессе производства листовой холоднокатаной трансформаторной стали в ней

создается преимущественная ориентировка кристаллов - текстура стали,

вызывающая анизотропию магнитных свойств. Текстура характеризуется

совмещением диагональной плоскости куба с плоскостью прокатки и ориентацией

ребра куба вдоль направления прокатки.

Благодаря тому, что в решетке железа ребро куба является направлением

легкого намагничивания вдоль направления прокатки, при такой текстуре

магнитные свойства будут тем лучше, чем резче выражена текстура.

Следовательно, лучшие магнитные характеристики холоднокатаной

трансформаторной стали получаются в направлении прокатки. В направлении,

перпендикулярно прокатке, т. е. под углом 90° к направлению прокатки,

располагается диагональ грани куба, т. е. направление более трудного

намагничивания, и в этом направлении сталь обладает значительно худшими

магнитными свойствами. Чем более текстурована сталь, тем выше анизотропия

магнитных свойств.

Холоднокатаная трансформаторная сталь имеет в направлении прокатки меньшие

потери на гистерезис и вихревые токи и более высокую магнитную индукцию,

чем горячекатаная сталь. Это объясняется текстурой стали. Высокие магнитные

свойства холоднокатаной трансформаторной стали объясняются также крупным

зерном феррита, которое получается в результате высокотемпературного

отжига. Различают электротехническую сталь с ребровой текстурой или

текстурой Госса и электротехническую сталь с кубической текстурой. В

ребровой текстуре (110) [100] диагональная плоскость куба (110) совпадает с

плоскостью прокатки, а направление — ребро куба [100] совпадает с

направлением прокатки (рис, ). Таким образом, направление легкого

намагничивания в решетке к-железа [100] совпадает с направлением прокатки,

направление трудного намагничивания [111] находится под углом 45° к

направлению прокатки, а направление среднего намагничивания [110] — под

углом 90° к направлению прокатки. Следовательно, магнитные свойства стали с

ребровой текстурой зависят от направления, в котором они измеряются. Более

высокая магнитная индукция и низкие ваттные потери у такой стали будут в

направлении холодной прокатки.

[pic]

Направление прокатки>> Направление

прокатки>>

Рис.4. Ребровая (а) и кубическая (б) текстуры электротехнической стали

Анизотропия магнитных свойств трансформаторной стали учитывается при

производстве трансформаторов. Конструкция должна быть такова, чтобы

магнитный поток в ней совпадал с направлением прокатки, т. е. с

направлением наименьших ваттных потерь и максимальной магнитной индукции.

Для изготовления электрических машин и аппаратов с круговым магнитным

потоком трансформаторная сталь со значительной анизотропией магнитных

свойств не применяется. В настоящее время освоено производство

малотекстурованной холоднокатаной трансформаторной стали толщиной 0,35 и

0,5 мм, у которой разница в значениях магнитных свойств вдоль и поперек

листа невелика.

В кубической текстуре (100) [100] грань куба—плоскость (100) — совпадает с

плоскостью прокатки, а ребро куба — направление [100]—совпадает с

направлением прокатки. Таким образом, в сталях с кубической текстурой вдоль

и поперек прокатки ориентируются ребра куба — направления легкого

намагничивания [100], а направление средней трудности намагничивания [110]

находится под углом 45° к направлению прокатки. Следовательно, магнитные

свойства у сталей с кубической текстурой одинаковы вдоль и поперек

направления прокатки или мало зависят от направления прокатки. Это

позволяет без значительных потерь изменять направление магнитного потока Е

трансформаторах и электрических машинах. Холоднокатаную трансформаторную

сталь прокатывают с меньшими допусками, чем горячекатаную. Она имеет более

чистую и гладкую поверхность, что позволяет улучшить конструкцию

трансформаторов. При холодной прокатке трансформаторной стали предъявляют

повышенные требования к допускам по ширине и толщине, а также по геометрии

полос. Волнистость и коробоватость, характеризующие плоскостность готовой

стали, не допускаются. От плоскостности листов зависит коэффициент

заполнения объема при изготовлении магнито-проводов.

В настоящее время для травления подката трансформаторной стали применяют

сернокислотные растворы (150-200 г/дм3) при температуре 75-95° С. В эти

растворы добавляют поваренную соль из расчета 40-50 г/дм2.

При определении производительности непрерывных травильных линий и

установлении скорости движения полосы необходимо учитывать, что скорость

травления трансформаторной стали ниже, чем углеродистой, так как из-за

повышенного содержания окислов кремния в окалине требуется более длительное

пребывание полосы в травильном растворе.

На ряде заводов скорость движения полосы трансформаторной стали на

непрерывных травильных линиях находится в пределах 20-40 м/мин. Скорость

травления можно значительно увеличить применением комбинированного метода

очистки поверхности полосы от окалины, при котором окалина предварительно

механически разрыхляется и частично удаляется.

При травлении трансформаторной стали сернокислотный раствор насыщается

кремнием, в результате чего выделяется кремневая кислота, затрудняющая

процессы травления металла и извлечения железного купороса из отработавших

растворов. При переработке отработавших растворов кремневая кислота

задерживает выпадение кристаллов железного купороса.

В связи с указанным для нормальной работы травильного и купоросного

отделений при круговом процессе использования травильных растворов

необходимо предварительно выделять из них кремневую кислоту.

Холодная прокатка трансформаторной стали на отечественных заводах

осуществляется на одноклетевых реверсивных, трехклетевых и пятиклетевом

непрерывных и многовалковых станах. Обязательным условием прокатки

трансформаторной стали с большим обжатием является наличие мощного

прокатного оборудования пятнклетевых непрерывных либо одноклетевых

многовалковых станов и применение высокоэффективных технологических смазок.

Сопоставление данных о силовых условиях деформации трансформаторной и

малоуглеродистой сталей на одном и том же стане при относительно одинаковых

условиях прокатки позволяет сделать вывод, что давление и расход энергии

при прокатке трансформаторной стали на 10-15% больше, чем при прокатке

малоуглеродистой стали.

[pic] Обжатие, %

Рис.5 . Изменение удельного давления при холодной прокатке кремнистой

стали.

При увеличении содержания кремния в стали значительно повышается

сопротивление металла деформации. Удельное давление металла на валки при

холодной прокатке стали с содержанием 4% Si; в четыре раза, а с содержанием

3,5 Si в 2,5 раза больше, чем при прокатке стали 1 % Si.

На рис.5. и в табл.6 показаны величины удельного давления при холодной

прокатке кремнистой стали.

Принятые при холодной прокатке трансформаторной стали интенсивные обжатия в

первом пропуске (35-45%) в результате значительной деформации обеспечивают

нагрев полосы до 100- 150° С, что благоприятно влияет на процесс прокатки

рулона в последующих пропусках, так как нагрев полосы до такой температуры

(в результате деформации) приводит к значительному снижению сопротивления

деформации при прокатке.

ТАБЛИЦА 6. УДЕЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ КРЕМНИСТОЙ СТАЛИ

|Обжатие, |Удельное давление, кгс/мм2, при содержании Si, % |

|% | |

| |1 |2.5 |3.1 |3.5 |4 |4.3 |

|10 |32 |52 |60 |80 |105 |185 |

|20 |- |- |- |- |- |290 |

|25 |- |- |- |- |- |360 |

|30 |45 |62 |75 |105 |225 |- |

|40 |- |- |- |- |340 |- |

|60 |60 |88 |160 |305 |- |- |

Для обезжиривания полосы после холодной прокатки могут быть применены

различные способы, в том числе электролитический, химический,

ультразвуковой.

В настоящее время для обезжиривания рулонов химическим способом применяют

растворы следующего состава, г/дм3:

Сода кальцинированная…50

Тринатрийфосфат………..20

Каустическая сода….……5

Эмульгатор ОП-7…….…..3

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ

Решающее влияние на качество холоднокатаной трансформаторной стали

оказывает термическая обработка - предварительный, промежуточный и

окончательный высокотемпературный отжиги.

Изменения магнитных характеристик трансформаторной стали при термической

обработке вызываются: а) изменением формы углерода (лучшие свойства

получаются, когда углерод находится в виде графита); б) выгоранием углерода

и дегазацией металла; в) увеличением размеров зерен; г) рекристаллизацией

наклепанной стали (при которой происходит снятие внутренних напряжений,

изменение величины зерен и их ориентация).

Промежуточный рекристаллизационный отжиг холоднокатаной трансформаторной

стали необходим для снижения твердости ленты после

Рис.6.Протяжная печь для нормализации рулонов трансформаторной стали:

1,2—камеры нагрева и охлаждения соответственно

первого передела холодной прокатки. Опыт работы показал, что такой отжиг

трансформаторной стали в колпаковых печах с различной защитной атмосферой

практически не влияет на снижение содержания углерода в стали.

Высокотемпературный отжиг холоднокатаной трансформаторной стали проводится

в колпаковых печах при 1100-1200° С в вакууме или в сухом водороде.

При высокотемпературном отжиге происходит укрупнение зерен феррита,

коагуляция включений, изменение формы углерода и уменьшение количества

вредных примесей в стали.

В последние годы для обезуглероживания и окончательного отпуска

трансформаторной стали строили башенные и горизонтальные печи,

характеризующиеся высокой производительностью, позволяющие проводить

значительное обезуглероживание металла.

В современном производстве подката из трансформаторной стали

предусматривается технологический передел слитков большой массы в слябы на

блюмингах или слябингах либо получение слябов с установок непрерывной

разливки стали с использованием стали, содержащей 2,9-3,2% Si. При

производстве катаных слябов слитки в колодцевые печи загружаются горячим

всадом с температурой поверхности слитков при посадке 800-950° С.

Продолжительность нагрева слитков в зависимости от температуры всада 7-10

ч, имея в виду, что не менее 75% общего времени должно расходоваться на

томление слитков при температуре выдачи. Прокатанные слябы в потоке

обжимных станов подвергаются зачистке на машинах огневой зачистки, после

чего подвергаются термической обработке (отжигу) при температуре 750° С с

загрузкой слябов в печь горячим всадом. Охлаждение садки после отжига

должно быть замедленным со скоростью 40-50° С. Регламентированный режим

нагрева и охлаждения слябов кремнистой стали исключает образование трещин

из-за значительных термических напряжений.

При необходимости дополнительной зачистки поверхностных дефектов на слябах

ее осуществляют на остывших слябах на адъюстаже.

Слябы перед прокаткой на широкополосном стане нагреваются в зависимости от

химического состава трансформаторной стали до 1200-1400° С. Преимуществом

использования полунепрерывных станов для прокатки рулонного подката

является возможность регулирования числа проходов и величины обжатия в

зависимости от химического состава стали, температуры сляба и толщины

рулонного подката. Перед чистовой группой клетей температура раската

толщиной 18-25 мм должна быть в пределах 950- 1050° С, температура конца

прокатки не ниже 850° С и температура полосы при смотке на моталку не выше

600° С.

Толщина рулонного горячекатаного подката определяется режимом его прокатки

на стане холодной прокатки и конструкцией стана. Обычно толщина подката

равна 2,5 мм.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ДИНАМНОЙ СТАЛИ

Развитие производства электротехнических сталей характеризуется увеличением

выпуска холоднокатаной динамной стали и сокращением производства

горячекатаной динамной стали.

У холоднокатаной динамной стали по сравнению с горячекатаной значительно

точнее размеры толщины, более высокая планшетность, лучшее состояние

поверхности, отсутствует окалина. Более высокие параметры качества

холоднокатаной динамной стали при изготовлении электромашин позволяют

получить более высокий коэффициент заполнения, обеспечивающий значительную

Страницы: 1, 2, 3, 4