一種高磁感取向硅鋼及生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種高磁感取向硅鋼，其組分及wt%為：C：0.055%～0.095%、Si：2.95%～3.25%、Mn：0.050%～0.090%、P：≤0.01%、S：0.010～0.025%、N：0.006%～0.010%、Cr：0.05%～0.5%、Als：0.020%～0.030%、Bi：0.002%～0.1%，Se：0.01%～0.06%、Sb：0.01%～0.06%；生產(chǎn)步驟：將鑄坯加熱；熱軋；?；幚?；采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規(guī)軋制至成品厚度；脫碳退火；涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑；采用二次保溫的高溫退火：退火溫度在800～1100℃時(shí)保溫5～20個(gè)小時(shí)；溫度在1170～1220℃時(shí)保溫5～25個(gè)小時(shí)，并在全氫氣氛下進(jìn)行；拉伸及平整退火；在鋼板表面涂布絕緣層。本發(fā)明通過(guò)單獨(dú)添加或復(fù)合添加Sb、Se及Bi晶界偏聚元素，提高了取向硅鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度B800不低于1.95T，且磁性穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種高磁感取向硅鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種取向硅鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種高磁感取向硅鋼及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]取向硅鋼是廣泛用于制作變壓器的鐵心材料，鐵心作為變壓器的主要組成部分之一，其性能的好壞將直接影響到變壓器能否經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行。磁感應(yīng)強(qiáng)度高、鐵損低是取向硅鋼最重要的特性。磁感應(yīng)強(qiáng)度代表材料的磁化能力，鋼板的磁感應(yīng)強(qiáng)度越高，鐵芯的激磁電流(即空載電流)越低，銅損和鐵損都降低，可節(jié)省電能。同時(shí)高磁感取向硅鋼片磁致伸縮低，可以大大降低變壓器的噪音，減少環(huán)境污染。
[0003]為了進(jìn)一步提高取向硅鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度，目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)高磁感取向硅鋼的研究眾多，已有很多這方面的發(fā)明專利。[0004]經(jīng)檢索:日本專利特開2000-144249專利文獻(xiàn)所公開的一種“皮膜及磁性優(yōu)良的取向硅鋼生產(chǎn)方法”，其煉鋼時(shí)添加了 Se、Sb、Ni，熱軋加熱溫度為1430°C，并采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法，脫碳退火時(shí)，控制750°C前及到達(dá)均熱溫度前的升溫速度，及室溫~750°C的升溫速度:5~50°C /s，750°C~840°C的升溫速度:0.2~50°C /s，控制分壓比0.2 O~0.60之間，高溫退火時(shí)以25°C /h的速度升溫到1150°C，1200°C保溫5小時(shí)，可得到皮膜及磁性優(yōu)良的取向硅鋼0.30mm, B800:1.955，PL7/50:0.93w/kg。其特點(diǎn)雖在板寬方向及長(zhǎng)度方向均無(wú)缺陷，附著性均勻，硅酸鎂皮膜優(yōu)良，且磁性優(yōu)良，但此方法中熱軋加熱溫度太高，而且由于要控制脫碳退火過(guò)程中的升溫速度，勢(shì)必對(duì)生產(chǎn)效率有所影響。
[0005]日本專利特開2001-47194專利文獻(xiàn)，其公開了一種“鐵損極低的高磁感取向電工鋼板的生產(chǎn)方法”。該文獻(xiàn)為復(fù)合添加B1、Cr，生產(chǎn)含B1:0.005%~0.05%的皮膜優(yōu)良的高磁感取向電工鋼方法，控制連鑄時(shí)中包內(nèi)的溶鋼溫度與液相線溫度差A(yù)T在10°C以上以使Bi均勻分散，穩(wěn)定得到良好位向的二次再結(jié)晶。由于Bi抑制氧化反應(yīng)，改變了脫碳退火板所形成的SiO2膜，添加Cr來(lái)消除Bi的氧化抑制效果。板坯在感應(yīng)爐中1400°C溫度下加熱后熱軋到2.6mm，在1150°C溫度下常化，采用25°C /s急冷方式，酸洗、200°C時(shí)效軋制到0.35mm，高溫退火時(shí)氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中以30°C/s速度升溫到850°C，850°C開始到1050 °C，在25%N2+75H2保護(hù)氣氛中以12.50C /s速度升溫，再以25°C /h的速度升溫到1200°C，1200°C保溫8小時(shí)，B800:1.98T，PL7/50:1.04w/kgo在添加Bi的同時(shí)不使皮膜惡化，最大限度改善磁性，穩(wěn)定生產(chǎn)鐵損及磁感極優(yōu)的取向電工鋼的生產(chǎn)方法。此方法中需控制高溫退火中從室溫升溫到850°C時(shí)的升溫速度為30°C /s，勢(shì)必對(duì)生產(chǎn)效率有所影響。
[0006]日本專利號(hào)為JP2003293103的文獻(xiàn)，對(duì)添加Bi的板坯在加熱爐內(nèi)加熱至1230°C，保溫60分鐘后，在感應(yīng)爐中加熱到1400°C，保溫30分鐘后進(jìn)行熱軋至2.5mm厚。900°C常化，進(jìn)行一次冷軋，經(jīng)1000°C中間退火，冷軋至0.23mm厚度；在850°C溫度下，分壓比為0.50進(jìn)行脫碳退火，脫碳退火后涂布含5%MgCl2的以MgO為主的退火隔離劑；高溫退火時(shí)800°C~1000°C范圍內(nèi)滯留20小時(shí)，其升溫速度一定，在1.5°C / h以上。采用此方法生產(chǎn)的取向硅鋼磁感為B8tltlL 96T以上，但1.50C / h的升溫速度對(duì)生產(chǎn)效率有所影響。
[0007]國(guó)內(nèi)也有不少專豕進(jìn)彳丁了有關(guān)聞磁感低鐵損的研究，通過(guò)提聞娃含量來(lái)制造聞磁感低鐵損取向硅鋼。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200610019092的專利文獻(xiàn)，其特點(diǎn)是含4 %Si的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整鋼中的Mn、Al、N和C含量，以Mns和AlN為強(qiáng)抑制劑，控制熱軋板坯加熱溫度、終軋溫度和卷取溫度以及熱軋后退火處理和冷軋工藝，保證4 %Si的硅鋼在60~100°C下冷軋成0.30~0.35 mm厚，經(jīng)高溫退火后，可獲得優(yōu)異的磁性能，B [1(|]= 18600~19400高斯，W [15/50] = 0.67~0.90 ff/kg>ff [17/50] = 0.90~1.25 ff/kg的低鐵損高磁感冷軋取向硅鋼及其制造方法。此方法中Si含量過(guò)高，存在冷軋硬化的現(xiàn)象，工業(yè)化生產(chǎn)困難，且磁感B.未達(dá)到1.95T以上。
[0008]中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?88101506的專利文獻(xiàn)，公開了一種高磁性冷軋取向硅鋼的成分和生產(chǎn)工藝:化學(xué)成分(wt%) S1: 3.0 ~3.5、Als:0.010 ~0.04、Ν2:0.0050 ~0.010，以 Α1Ν、Mn、Mo、Cu和Sn作初次再結(jié)晶抑制劑的熱軋帶鋼，在冷軋前用慢冷的常化制度及在ΡΗ20/ΡΗ2為0.17~1.23的氣氛下連續(xù)退火生產(chǎn)厚度為0.25~0.30mm、磁感高于1.95T、鐵損小于1.00w/kg。
[0009]以往的發(fā)明中通過(guò)添加或調(diào)整鋼中的成分，或者在后工序通過(guò)減薄板厚等措施來(lái)生產(chǎn)高磁感低鐵損的取向硅鋼，容易存在二次再結(jié)晶不穩(wěn)定或由于成分的添加引起鋼帶表面質(zhì)量等問(wèn)題；通過(guò)控制脫碳退火或高溫退火過(guò)程中的升溫速度也會(huì)引起大生產(chǎn)適用性的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁感應(yīng)強(qiáng)度B.不低于1.97T，且磁性穩(wěn)定的高磁感取向硅鋼及其生產(chǎn)方法。
[0011 ] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
一種高磁感取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為:c:0.055%~0.095%、S1:2.95%~
3.25%、Mn:0.050% ~0.090%、P: ^ 0.01%、S:0.010 ~0.025%、N:0.006% ~0.010%、Cr:
0.05% ~0.5%,Als:0.020% ~0.030%、B1:0.002% ~0.1%，Se:0.01% ~0.06%,Sb:0.01% ~
0.06%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；磁感應(yīng)強(qiáng)度B.不低于1.95T。
[0012]生產(chǎn)一種高磁感取向硅鋼的方法，其步驟:
1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C；
2)進(jìn)行熱軋:控制粗軋結(jié)束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍；
3)進(jìn)行?；幚?，控制常化溫度在900~1200°C，?；瘯r(shí)間I~3分鐘；
4)經(jīng)酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規(guī)軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ；
5)進(jìn)行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ；
6)按照常規(guī)涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進(jìn)行干燥退火；
7)采用二次保溫的高溫退火:
退火溫度在800~1100°C時(shí)，保溫5~20個(gè)小時(shí)，并在50~100%的氮?dú)?50~0%的氫氣氣氛下進(jìn)行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時(shí)，控制升溫速度在8~50°C /小時(shí)；
當(dāng)退火溫度在1170~1220°C時(shí)，在此溫度下保溫5~25個(gè)小時(shí)，并在全氫氣氛下進(jìn)
行；
8)進(jìn)行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過(guò)800°C；
9)在鋼板表面涂布絕緣層。
[0013]本發(fā)明中各元素對(duì)高磁感取向硅鋼性能的影響
碳(C):間隙式固溶元素使熱軋時(shí)Y-相數(shù)量增多；熱軋板中析出細(xì)小彌散Fe3C，可阻礙初次晶粒長(zhǎng)大；改善熱、冷加工性，防止熱軋板產(chǎn)生橫裂；< 0.03%，特別是< 0.02%，二次再結(jié)晶不完善，線晶；過(guò)高，脫碳困難，使MnS固溶溫度提高，即鑄坯加熱溫度提高
硅(Si):提高電阻率，降低鐵損，促進(jìn)二次再結(jié)晶，硅含量控制在3.15~3.4%，并適當(dāng)增加碳含量來(lái)降低鐵損，硅含量過(guò)高，冷軋加工困難
錳(Mn):使初次晶粒細(xì)小均勻，促進(jìn)二次再結(jié)晶，提高B8值，錳與硫量的乘積即[Mn%XS%]= (11~17) X I(T4 ;Mn在脫碳退火后形成MnO可作為MgO與Si02的反應(yīng)觸媒，改善玻璃膜質(zhì)量
憐(P):使初次晶粒細(xì)小均勻，促進(jìn)二次再結(jié)晶，提聞B8值
硫(S):置換式固溶元素，MnS是取向硅鋼重要抑制劑，[Mn%XS%]= (11~17) X 1θΛ促進(jìn)次再結(jié)晶。乘積過(guò)聞，鑄還中MnS過(guò)于粗大,加熱溫度提聞，晶粒粗化，熱乳加工性和磁性降低。Mn高阻礙高溫凈化時(shí)脫硫，硫過(guò)高也使脫硫困難。
[0014]硒(Se):硒與猛形成MnS, MnS析出質(zhì)點(diǎn)與鋪沿晶界偏聚共同作用，抑制初次晶粒長(zhǎng)大。
[0015]酸溶鋁(Als):與N形成Α1Ν，AlN是高磁感取向硅鋼的重要抑制劑，促進(jìn)二次再結(jié)晶。
[0016]氮(N):間隙式固溶元素，與Als形成Aln，AlN是高磁感取向硅鋼的重要抑制劑，
促進(jìn)二次再結(jié)晶。
[0017]錫(Sn):在熱軋卷取和熱軋板?；笱鼐Ы缙?，加強(qiáng)抑制力；在進(jìn)行冷軋時(shí)效軋制時(shí)有效的固溶碳和氮量增多，使脫碳退火后初次晶粒更細(xì)小均勻，二次晶核數(shù)量增多，減小二次晶粒尺寸。
[0018]銻(Sb)、鉍(Bi):再結(jié)晶時(shí)Bi在結(jié)晶晶粒邊界析出阻礙初次晶粒長(zhǎng)大，使二次再結(jié)晶溫度上升，提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，Sb也有同樣效果，從融點(diǎn)沸點(diǎn)來(lái)看，Bi最合適，其沸點(diǎn)低在高溫時(shí)產(chǎn)生金屬蒸汽，也具有防止氧化及氮化的效果，高溫退火時(shí)通過(guò)氣化可以去除。但Bi防礙玻璃膜生成，不能單獨(dú)使用，當(dāng)含量大于0.05%時(shí)在煉鋼時(shí)添加困難。
[0019]鉻(Cr):鉻提高電阻率，改善力學(xué)性能，鉻本身不偏聚，脫碳退火時(shí)促進(jìn)鋼板氧化，可以防止Bi添加鋼的玻璃膜惡化及在高溫退火時(shí)脫落，添加范圍0.05%~0.5%，大于0.5%時(shí)使磁性惡化。
[0020](2)生產(chǎn)工藝對(duì)高磁感取向硅鋼性能的影響
I)熱軋加熱溫度對(duì)磁性的影響
高磁感取向硅鋼以MnS、AlN為主要抑制劑，必須經(jīng)過(guò)高溫加熱使鑄坯中> I μ m的粗大MnS固溶，在熱軋過(guò)程中再以50nm的細(xì)小彌散狀MnS析出，在平衡狀態(tài)下MnS固溶溫度約為1320°C，故規(guī)定熱軋加熱溫度在1320~1400°C范圍。
[0021]2)?；瘻囟葘?duì)磁性的影響
AlN為高磁感取向硅鋼主要抑制劑之一，熱軋板必須在氮?dú)庀陆?jīng)過(guò)高溫?；?，目的是為析出大量細(xì)小A1N，同時(shí)使熱軋板組織更均勻和再結(jié)晶晶粒更多。
[0022]3)脫碳退火工藝對(duì)磁性的影響
脫碳退火目的是完成初次再結(jié)晶、使基體中有足夠數(shù)量的(110) [001]初次晶粒(二次晶核)以及有利于它們長(zhǎng)大的初次再結(jié)晶織構(gòu)和組織；將鋼中的碳脫到0.003%以下，保證以后高溫退火時(shí)處于單一的α相，發(fā)展完善的二次再結(jié)晶組織和去除鋼中的硫和氮，并消除產(chǎn)品的磁時(shí)效；在鋼帶表面形成致密均勻的Si02薄膜。
[0023]4)高溫退火工藝對(duì)磁性的影響
本發(fā)明核心內(nèi)容之一的高溫退火，采用兩次保溫的高溫退火工藝，其目的是:
①升溫到850~1050°C通過(guò)二次再結(jié)晶形成單一(110)[001]織構(gòu)，在升溫過(guò)程中，當(dāng)退火溫度在800~1100°C時(shí)，保溫5~20個(gè)小時(shí)，加強(qiáng)抑制初次晶粒長(zhǎng)大的能力；
②1000~1100°C形成Mg2SiO4(硅酸鎂或鎂橄欖石)玻璃膜底層；
③1200°C附近保溫進(jìn)行凈化退火，去除鋼中硫和氮，同時(shí)二次晶粒吞并分散的殘余初次晶粒，二次晶粒組織更完整，晶界更平直。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)單獨(dú)添加或復(fù)合添加Sb、Se及Bi晶界偏聚元素，提高了取向硅鋼的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.不低于1.95T，且磁性穩(wěn)定。 【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的組分取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)及性能檢測(cè)列表。
[0026]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C；
2)進(jìn)行熱軋:控制粗軋結(jié)束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍；
3)進(jìn)行?；幚?，控制常化溫度在900~1200°C，?；瘯r(shí)間I~3分鐘；
4)經(jīng)酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規(guī)軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ；
5)進(jìn)行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ；
6)按照常規(guī)涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進(jìn)行干燥退火；
7)采用二次保溫的高溫退火:
退火溫度在800~1100°C時(shí)，保溫5~20個(gè)小時(shí)，并在50~100%的氮?dú)?50~0%的氫氣氣氛下進(jìn)行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時(shí)，控制升溫速度在8~50°C /小時(shí)；
當(dāng)退火溫度在1170~1220°C時(shí)，在此溫度下保溫5~25個(gè)小時(shí)，并在全氫氣氛下進(jìn)
行；8)進(jìn)行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過(guò)800°C；
9)在鋼板表面涂布絕緣層。
[0027]說(shuō)明:各實(shí)施例的成分與其工藝并非對(duì)應(yīng)關(guān)系，只是舉例而已。
[0028]表1 本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的組分取值列表(wt%)
【權(quán)利要求】
1.一種高磁感取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.055%~0.095%、Si:2.95% ~3.25%、Mn:0.050% ~0.090%,P:≤ 0.01%,S:0.010 ~0.025%,N:0.006% ~0.010%、Cr:0.05% ~0.5%、Als:0.020% ~0.030%、Bi:0.002% ~0.1%，Se:0.01% ~0.06%、Sb:0.01%~0.06%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；磁感應(yīng)強(qiáng)度B.不低于1.95T。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的一種高磁感取向硅鋼的方法，其步驟: 1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C； 2)進(jìn)行熱軋:控制粗軋結(jié)束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍； 3)進(jìn)行?；幚恚刂瞥；瘻囟仍?00~1200°C，常化時(shí)間I~3分鐘； 4)經(jīng)酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規(guī)軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ； 5)進(jìn)行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ； 6)按照常規(guī)涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進(jìn)行干燥退火； 7)采用二次保溫的高溫退火: 退火溫度在800~1100°C時(shí)，保溫5~20個(gè)小時(shí)，并在50~100%的氮?dú)?50~0%的氫氣氣氛下進(jìn)行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時(shí)，控制升溫速度在8~50°C /小時(shí)； 當(dāng)退火溫度在1170~1220°C時(shí)，在此溫度下保溫5~25個(gè)小時(shí)，并在全氫氣氛下進(jìn)行； 8)進(jìn)行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過(guò)800°C； 9)在鋼板表面涂布絕緣層。
【文檔編號(hào)】C22C38/34GK103695791SQ201310666117
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】葉影萍, 方澤民, 郭小龍, 駱忠漢, 胡守天, 毛炯輝, 孫亮, 楊皓, 李大明, 高洋 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司