Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей характеристикой современных металлов и сплавов, во многом определяющей их механические и физические свойства, является степень совершенства кристаллографической текстуры, под которой понимается преимущественная пространственная ориентация зерен в поликристалле. Текстура обеспечивает повышение пластичности, прочности, модуля упругости, магнитных свойств, стойкости металлических покрытий против коррозии и т.д. Создание в материалах совершенной кристаллографической текстуры является одним из путей улучшения эксплуатационных характеристик. При использовании металлов, предназначенных для изготовления деталей методом глубокой вытяжки (авиационная и автомобильная промышленности), перед металлургами стоит задача - создать изотропный по свойствам, не обладающий текстурой материал. В том или ином случае исследователям и специалистам-практикам необходимы методы и средства для получения сведений о типе и степени совершенства кристаллографической текстуры
Одним из основных магнитных материалов, свойства которого во многом обуславливаются типом и совершенством кристаллографической текстуры, является холоднокатаная анизотропная электротехническая сталь. На изготовление магнитопроводов электрических машин и трансформаторов, деталей радиотехнического оборудования и т.п. ежегодно расходуются сотни тысяч тонн такой стали. Уровень магнитных свойств электротехнической стали оказывает решающее влияние на эксплуатационные характеристики этих изделий, а вследствие этого, на общий прогресс техники и экономики.
Постоянное ужесточение требований к параметрам материалов и изделий обуславливает необходимость в средствах контроля качества и приводит к тому, что для их создания необходимо привлекать все новые физические явления, предлагать новые ме-
тоды неразрушающего контроля, изменять и совершенствовать существующие.
Перспективным методом контроля качества электротехнической стали является метод магнитного текстурного анализа, развитие физических основ которого в стенах Института физики металлов УрО РАН послужило основой для создания новых методов и средств контроля степени совершенства кристаллографической текстуры как на образцах в лабораторных условиях, так и на движущейся ленте электротехнической стали в процессе ее производства на металлургических заводах.
При изготовлении небольших магнитопроводов, на которые расходуется часть листа электротехнической стали, важно знать магнитные свойства ее отдельных участков, что требует разработки неразрушающих методов и средств для определения величины и характера анизотропии магнитных свойств локальных участков листов или рулонов. Наличие таких средств, в свою очередь, позволяет более эффективно решать актуальный вопрос о контроле качества рулонного проката, в частности, контроля магнитных свойств тончайшей ленты электротехнической стали, производство которой в достаточном количестве налажено в последние годы на Ашинском металлургическом заводе.
Таким образом, решение важной народохозяйственной задачи повышения качества электротехнической стали и ее рационального использования с неизбежностью ставят проблему создания комплекса совершенных методов и надежных средств для определения кристаллографической текстуры и магнитных свойств электротехнической стали при ее разработке, изготовлении и применении.
Делю работы являлось: исследование величины и характера анизотропии магнитных свойств различных марок электротехнической стали при использовании комплекса измерительных методов с целью из со-
поставлення при различных режимах намагничивания образцов и локальных участков целых листов;
разработка и исследование методов и средств для определения степени совершенства кристаллографической текстуры как на образцах, так и на отдельных участках листов электротехнической стали;
исследование возможности технологического контроля качества тончайшей ленты электротехнической стали в условиях производства Ашинского металлургического завода.
Научная новизна. Показано, что сложный и изменяющийся с изменением величины напряженности магнитного поля характер анизотропии холоднокатаной электротехнической стали является основной причиной несовпадения количественных результатов определения магнитных свойств стали при использовании различных методик измерения.
Найдены новые оригинальные технические решения, обеспечившие разработку нового класса приборов для определения степени совершенства кристаллографической текстуры и анизотропии магнитных свойств на образцах и в локальных участках целых листов ферромагнитных материалов.
Показана возможность контроля качества тончайшей ленты электротехнической стали в процессе ее производства путем измерения совершенства кристаллографической текстуры.
Практическое значение. Разработан новый класс измерительных приборов, не имеющих аналогов в СНГ и за рубежом -магнитные текстурометры МТ5 - ТМ7, обеспечивающие быстрое определение степени совершенства кристаллографической текстуры.
Технические решения, использованные при разработке тек-стурометров, защищены авторскими свидетельствами, модель прибора ТМ-б удостоена золотой медали Лейпцигской ярмарки.
Текстурометры выпущены малой серией и используются более, чем на десяти предприятиях России.
Разработанный способ выделения амплитуд гармоник из кривой нормальной составляющей вектора намагниченности стационарными датчиками защищен авторским свидетельством и нашел практическое применение в ЦХП Верх-Исетского металлургического завода для качественного определения величины остаточных напряжений и магнитных свойств стали.
Даны рекомендации по налаживанию контроля качества тончайшей ленты электротехнической стали на Алшнском металлургическом заводе.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Результаты исследования величины и характера анизотропии магнитных свойств различных марок современной холоднокатаной электротехнической стали, проведенные комплексом методик и показавшие, что сложный и изменяющийся с изменением величины напряженности магнитного поля характер анизотропии различных магнитных свойств является основной причиной расхождения количественных результатов определения магнитных свойств стали при использовании различных методик измерения.
-
Разработку нового класса измерительных приборов, не имеющих аналогов в СНГ и за рубежом - магнитных текстурометров МТ5 - ТМ-7, обеспечивающих быстрое и надежное определение степени совершенства кристаллографической текстуры. Выпуск текстурометров малой серией и внедрение их на более, чем десяти предприятиях России.
-
Разработку способа выделения амплитуд гармоник из кривой зависимости нормальной составляющей вектора намагниченности от угла между напрвлением прокатки и напрвлением измерения стационарными датчиками.
-
Основанные на результатах проведенного исследования рекомендации о возможности контроля качества тончайшей ленты
электротехнической стали в процессе ее производства путем измерения степени совершенства кристаллографической текстуры.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на VI и VII Всесоюзных совещаниях по физике и металловедению электротехнических сталей и сплавов (г. Аша - 1981 г., г. Москва - 1984 г.), III Всесоюзной конференции по текстурам и рекристаллизации в металлах и сплавах (г. Красноярск - 1982 г.), на XV Уральской региональной конференции "Контроль технологий, изделий и окружающей среды физическими методами" (г. Пермь - 1995 г.), на международной конференции "Текстура и свойства материалов" (г, Екатеринбург - 1997 г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано десять статей в центральных научных журналах и сборниках, получено два авторских свидетельства на изобретения.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы (163 наименования), приложения с актом метрологической аттестации прибора и расчетом экономичесокй эффективности его использования, изложена на 132 страницах, включая 51 рисунок.