Необходимо чтобы частицы стабилизировали матрицу только до определенной температуры. Выше этой температуры выделения должны растворяться, чтобы могла начаться вторичная рекристаллизация. Количество и дисперсность выделений должны быть достаточными, чтобы задержать преждевременный массовый рост зерен, но и не чрезмерно большими, чтобы это препятствие снялось при высокотемпературном нагреве, иначе будет происходить "перестабилизация" матрицы. Существенны и требования к скорости растворения дисперсных частиц. Во избежание массового роста зерен скорость растворения выделений должна быть небольшой.
Таким образом, правильный выбор состава сплавов и технологических режимов обработки, обеспечивающих оптимальную стабилизацию структуры – важнейшее условие получение ребровой текстуры.
Формирование ребровой текстуры в электротехнической стали – результат протекания вторичной рекристаллизации [7].
Одним из условий для протекания вторичной рекристаллизации с образованием ребровой текстуры является торможение нормального роста зерен (так называемая "стабилизация матрицы"), которое в принципе может осуществляться:
а) при наличии дисперсной неметаллической фазы;
б) в условиях сегрегации примесных атомов на границах зерен;
в) под воздействием канавок термического травления (эффект толщины);
г) в условиях текстурного торможения.
В промышленной анизотропной электротехнической стали, стабилизация матрицы осуществляется включениями второй фазы.
Другим условием является исключение α↔γ – превращений при окончательном отжиге листов. Для развития процесса текстурообразования необходим определенный режим холодной прокатки, причем наиболее важное значение имеет степень деформации (ε) при последней прокатке. Оптимум ε приходится на 40 – 70% обжатия (при больших и особенно при малых обжатиях текстура ослабляется почти до полного подавления при деформациях, близких к кристаллическим).
Вторичная рекристаллизация в электротехнической стали сопровождается резким изменением преимущественной ориентировки от рассеянной многокомпонентной с главными составляющими типа {111} <112> и {112} <110> ± 15° к однокомпонентной {110} <001>. В случае когда условия отжига неблагоприятны для развития вторичной рекристаллизации, например при высокой температуре, или большой скорости нагрева, в образующейся текстуре все равно усиливается составляющая {110} <001>. Повышение термической устойчивости дисперсной фазы, которая обеспечивает протекание вторичной рекристаллизации, приводит к получению текстуры {110} <001> с уменьшенным рассеянием.
В ходе первичной рекристаллизации зерна {110} <001> возникают позже зёрна других ориентировок. Образование ребровой текстуры в анизотропной электротехнической стали, объясняется ориентационной зависимостью скорости роста кристаллитов. Т.е. в текстуре, которая создается после завершения первичной рекристаллизации листа, зерна {110} <001> обладают более высокой эффективной подвижностью границ, что позволяет наиболее крупным из этих зерен в ходе нормального роста перед началом вторичной рекристаллизации превзойти по размеру зерна других ориентировок.
Ребровая текстура образуется при вторичной рекристаллизации вследствие того, что при окончательном отжиге на стадии первичной рекристаллизации и нормального роста зерен в ней формируется такая преимущественная ориентировка, при которой зерна {110} <001> имеют границы с наиболее высокой эффективной подвижностью. Текстура матрицы, обеспечивающая развитие вторичной рекристаллизации с формированием текстуры {110} <001>, должна состоять из 35 – 38% зерен с ориентировкой {111} <uvw> , 48 – 50% {112} <uvw>, 5 – 7% {110} <001> и 7 – 10% {110} <001> [10].
Следует обратить внимание на роль дисперсной фазы и сегрегации примесей на границах в обеспечении отбора ориентировок зерен, превращающихся в зародыши вторичной рекристаллизации. Частицы дисперсной фазы не только задерживают нормальный рост зерен, вызывая развитие вторичной рекристаллизации, их тормозящее действие обеспечивает сохранение текстуры, способствующей ускоренному росту крупных зерен с точной ориентировкой {110} <001> и, следовательно, превращению в зародыши вторичной рекристаллизации именно этих зерен. Для получения ребровой текстуры существенно сохранение текстуры матрицы и во время вторичной рекристаллизации. Если ослабление тормозящей силы, связанное с растворением дисперсных частиц, окажется слишком значительным, в участках еще сохранившейся матрицы будет интенсивно развиваться нормальный рост зерен, что уменьшит скорость роста центров вторичной рекристаллизации с точной ориентировкой {110} <001> вследствие изменения текстуры в этих участках. Кроме того, это приведет к возникновению зародышей вторичной рекристаллизации с ориентировкой, отклоняющейся от {110} <001>.
Таким образом, отбор ориентировок крупных кристаллитов, происходящий на стадии их превращения в зародыши вторичной рекристаллизации во время нормального роста зерен, обеспечивает возможность образования ребровой текстуры при вторичной рекристаллизации в электротехнической стали. Формирование ребровой текстуры при вторичной рекристаллизации определяется не только избирательным ростом, но и ориентированным зарождением [7].
Зародыши вторичной рекристаллизации с ориентировкой {110} <001> возникают, в листах холоднокатаной стали в подповерхностных слоях на глубине около 1/6 от толщины листа. На этих горизонтах поперечного сечения оказываются усиленной составляющая {111} <uvw> текстуры матрицы вторичной рекристаллизации и уменьшенным средний размер зерна. В средних слоях листа условия менее благоприятны для формирования зародышей вторичной рекристаллизации. Благодаря этому в листе с удаленным поверхностным слоем вторичная рекристаллизация замедляется, а рассеяние ребровой текстуры возрастает. Крупные зерна {110} <001>, находившиеся в подповерхностном слое горячекатаной полосы, при холодной прокатке и первичной рекристаллизации вновь дают зерна с точной ориентировкой {110} <001>, которые в ходе высокотемпературного отжига и становятся зародышами вторичной рекристаллизации.
Образование ребровой текстуры при вторичной рекристаллизации в анизотропной электротехнической стали, обусловлено тем, что при нормальном росте, предшествующем вторичной рекристаллизации, кристаллиты с точной ориентировкой {110} <001> растут быстрее зерен с другими ориентировками. Благодаря этому большинство зародышей вторичной рекристаллизации имеет точную ориентировку {110} <001>. Кроме того, и в ходе вторичной рекристаллизации центры с точной ориентировкой {110} <001> растут быстрее центров с отклоняющейся ориентировкой. Основная причина ускоренного роста зерен {110} <001> как на инкубационном периоде, так и в ходе развития вторичной рекристаллизации – благоприятная текстура матрицы вторичной рекристаллизации, главная составляющая которой {112} <112> обеспечивает границам зерен {110} <001> повышенную эффективную подвижность [7].
Технология производства анизотропной электротехнической стали – сложный процесс в черной металлургии, в котором сочетаются процессы выплавки, пластической деформации (горячей и холодной) и термической обработки. Рассмотрим, основные этапы технологического процесса производства анизотропной электротехнической стали.
Электротехническая анизотропная сталь по сортаменту, магнитным свойствам, типу и коэффициенту сопротивления покрытия должна соответствовать требованиям контрактов и заказов.
Технические требования, правила приемки, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение должны соответствовать отечественным и зарубежным стандартам (ГОСТ 21427.1-83, GB/T 2521-1996, ТУ 14-106-612-2001, ТУ 14-106-700-2003, ТУ 14-106-618-2001, ТУ 14-106-553-2001, EN 10107, ASТМ А876М, JIS 2553, DIN 46400/3 и др.).
Для производства электротехнической анизотропной стали используются: горячекатаный подкат из ЛПЦ-3 выплавки ККЦ-1, холоднокатаный или обезуглероженный подкат толщиной 0,70 мм обработанный по схеме ККЦ-1 - ЛПЦ-3 - ЛПЦ-2.
Холоднокатаный подкат должен удовлетворять следующим требованиям:
- неплоскостность полосы после прокатки должна быть не более 6 мм на 1 м;
- в поперечном сечении толщина в середине и в точке, отстоящей от кромки на расстоянии 15 мм, не должна иметь разницу более 0,02 мм;
на прокатанной полосе не допускаются отпечатки валков глубиной (высотой) более 0,02 мм, сквозные дыры;
- толщина на концевых участках полос должна быть не более 0,75 мм для подката толщиной 0,70 мм. Длина утолщенных участков должна составлять не более 30 м (контролируются по диаграммам толщины).
- прокатанный рулон должен быть обвязан по периметру обручной лентой и замаркирован с сохранением исходного номера перед прокаткой. Подмотка в исходный рулон участков из других рулонов запрещается.
- телескопичность рулона должна быть не более 10 мм, отдельные витки не должны выступать более, чем на 5 мм.
Каждый рулон, поступающий в травильно-прокатный участок из ЛПЦ-3, взвешивается на весах вальцовщиком по сборке и перевалке валков. Масса рулонов записывается в паспорт плавки и журнал учета массы рулонов вальцовщиком по сборке и перевалке валков
1. Выплавка в кислородно-конверторных печах ККЦ-1.
Выплавка анизотропной стали, производится в конверторных печах кислородно-конверторного цеха
2. Горячая прокатка слябов в ЛПЦ-3 на полосу толщиной 2,5 мм.
Нагрев под горячую прокатку в ЛПЦ – 3 производится в методических печах строго поплавочно. Слябы прокатываются на стане "1320". В черновой клети семь проходов. Обжатие с 150 до 15 мм. Температура начала прокатки 1100 °С, температура конца прокатки 910 °С. Чистовая клеть с печными моталками в 3 прохода, обжатие с 15 до 2,5 мм. Скорость прокатки 3,6 – 7,2 м/с. Температура конца прокатки полосы должна быть в пределах 890 ºС – 920 °С. После прокатки лента подвергается душированию для предотвращения образования цементита третичного, который охрупчивает сталь. Готовые рулоны передаются по подземному цепному транспортеру в цех холодной прокатки