способ получения пластин пермаллоя с регламентированной величиной зерна

Формула изобретения

Способ получения пластин пермаллоя с регламентированной величиной зерна, включающий введение в расплавленный металл серы в количестве 0,010 - 0,014% по массе, горячую прокатку с температурой на последнем проходе 850 - 895^oС, охлаждение на воздухе и в воде, отличающийся тем, что при суммарном обжатии не менее 75% независимо от содержания серы последний проход при прокатке выполняют с обжатием 20 - 25% с прокатного нагрева, после чего осуществляют двухступенчатое охлаждение: на спокойном воздухе - выдержка 3 - 10 с в зависимости от требуемого соотношения величины зерна, затем в проточной воде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству получившего широкое применение в электро- и радиотехнической промышленности магнитомягкого железоникелевого сплава пермаллой с использованием горячей пластической деформации пластин, предназначенных для дальнейшего механического измельчения в порошок.

В литературе описаны свойства (Р.Бозорт "Ферромагнетизм", М.И.Л. 1956) и производство (Ю. А. Грацианов, А.А.Герасименко в сб. "Прецизионные сплавы" вып. 15, М., Металлургиздат, 1956) сплавов типа пермаллой.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому способу является патент США N 3141760 от 21.06.64 г., в котором разработан способ получения пермаллоя, включающий введение в расплавленный металл серы в количестве 0,005-0,20% по массе, горячую прокатку металла до температуры не ниже 980^oC, подстуживание до 820-895^oC в зависимости от содержания серы и прокатку в последнем проходе с обжатием 35% с последующим охлаждением в проточной воде или обжатием 8-20% с последующим охлаждением на воздухе и измельчение охлажденного металла с целью получения порошка. При тщательном соблюдении параметров способа получается до 80% порошка требуемого размера. При промышленном (массовом) производстве, наличии мощного прокатного оборудования и достаточно точного мерительного инструмента, когда имеется возможность получения требуемого соотношения величины зерна из серии плавок с различным содержанием серы, предлагаемый способ несомненно должен обеспечивать высокое качество деформированного пермаллоя. При незначительном объеме производства, когда ограничено количество плавок, прокатное оборудование не позволяет обеспечивать большие обжатия при температурах ниже 850^oC, а точный замер температур невозможен, использование известного способа затруднительно, а в ряде случаев и невозможно, т.к. не позволяет получать на ограниченном объеме необходимого соотношения величины зерна и, как следствие этого, требуемого уровня магнитных характеристик.

Целью настоящего изобретения является создание универсального способа, обеспечивающего получение требуемой величины зерна (гранулометрического состава) независимо от содержания серы в указанных пределах (0,010-0,014%). Для достижения регламентированной величины зерна в исходный жидкий металл добавляют для охрупчивания границ 0,010-0,014% серы, выполняют прокатку с суммарной деформацией не ниже 75% и деформацией на последнем проходе 20-25% при температуре конца прокатки 850-895^oC, затем охлаждают сначала в течение 3-10 с на воздухе, после чего для фиксации образовавшихся при этом рекристаллизованных зерен - в проточной воде.

Соотношение величины зерна определяет физические характеристики (рабочий диапазон частот) изделий из порошка пермаллоя (см. табл. 1).

Достижение подобных соотношений возможно только путем регулирования режимов деформации и охлаждения после прокатки.

Увеличение содержания серы в значительной степени затрудняет регулирование структуры за счет понижения температуры прокатки и повышения обжатий в последнем проходе, т. к. имеется опасность разрушения пластин в процессе прокатки. В связи с этим на основании опыта определили оптимальный температурный и деформационный режим производства пластин толщиной 4-5 мм: суммарное обжатие не ниже 75%, что согласно опыту обеспечивает требуемый результат; обжатие в последнем проходе 20-25%; температура конца прокатки 850-895^oC; выдержка на спокойном воздухе от 3 до 10 с (в зависимости от требуемого соотношения величины зерна); охлаждение в проточной воде.

Содержание серы определяется: по верхнему пределу (не более 0,014%) - возможностью пластической деформации; по нижнему пределу (не менее 0,010%) - возможностью помола деформированных пластин.

Температура конца прокатки 850-895^oC и величина обжатия на последнем проходе 20-25% определяются возможностью деформации пермаллоя 80Н2М с указанным выше содержанием серы без разрушения.

Толщина пластин (4-5 мм) деформированного пермаллоя определяется возможностями помольного оборудования.

Временный интервал выдержки (от 3 до 10 с) после прокатки перед охлаждением в воде определяется: нижний предел - техническими возможностями передачи от прокатного стана к баку с проточной водой, верхний предел - ограничениями по величине зерна.

Пермаллой марки 80Н2М выплавляли в основной индукционной 100 кг печи и разливали в 20 кг круглые слитки (5 слитков от плавки).

Были выплавлены и разлиты плавки следующего состава (табл. 2).

Слитки в горячем состоянии передавали на нагрев под ковку при температуре 1200-1220^oC.

Слитки ковали на заготовки габаритами 30х200х300 мм.

Заготовки с кузнечного нагрева подогревали до температуры 1200-1220^oC и прокатывали за четыре прохода на пластины толщиной 4-5 мм. Обжатие в последнем проходе было в пределах 20-25% при суммарном обжатии не менее 7-5%. Температуру конца прокатки выдерживали в пределах 850-895^oC. После прокатки по одной пластине от каждой плавки выдерживали на воздухе 3, 6, 10 и 11 с соответственно, после чего охлаждали в проточной воде с температурой 18-23^oC.

От каждой пластины отбирали пробы, из которых изготавливали шлифы для определения величины зерна.

Определяемая на шлифах величина зерна хорошо коррелирует с гранулометрическим составом порошка. Для получения более корректного результата (достоверность 90% и ошибка 10%) величину зерен определяли методом измерения длин хорд по ГОСТ 5639, который основан на замере линейных размеров отрезков-хорд, отсекаемых в зернах прямыми линиями. Этот метод наиболее применим для определения величины зерен в разнозернистой структуре, которая получается в пластинах деформированного пермаллоя после обработки по заявляемому способу.

Распределение зерна по величине в зависимости от времени выдержки после прокатки до охлаждения представлено также на фиг. 1 и 2.

Из данных, представленных в табл. 3 и на фиг. 1 и 2, использование предлагаемого способа позволяет с достаточной надежностью получать на каждой плавке после деформации по установленному режиму молотый пермаллой требуемого соотношения величины зерна (гранулометрического состава). Предлагаемый способ разработан для пермаллоя марки 80Н2М, но после некоторой корректировки может быть распространен и на производство пермаллоя других марок.

Выполнение прокатки по другим режимам известного способа невозможно на имеющемся оборудовании.