CN101545072A - 一种高电磁性能取向硅钢的生产方法 - Google Patents

一种高电磁性能取向硅钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高电磁性能取向硅钢的生产方法，包括用转炉或电炉炼钢，钢水经二次精炼和连铸后，获得板坯，之后进行热轧、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧，涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂，然后进行高温退火，最后涂绝缘涂层和进行拉伸平整退火，所述板坯的组分(按重量百分比计)为：C：0.020％～0.050％、Si：2.6％～3.6％、S：0.015％～0.025％、Als：0.008％～0.028％、N：0.005％～0.020％、Mn：0.15％～0.5％，且10≤Mn/S≤20、Cu：0.3％～1.2％，且Cu/Mn≥2，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明在保持低生产成本的情况下能够显著提高磁性，有效降低铁损，获得高磁感取向硅钢。

Description

一种高电磁性能取向硅钢的生产方法
技术领域
本发明涉及一种高电磁性能取向硅钢的生产方法。
背景技术
现在较为成熟的普通取向硅钢(CGO)生产技术，采用MnS作为主要抑制剂，热轧加热温度在1350度以上，能耗较高，并且这样的高温条件下钢坯表面出现化渣，加热设备需定期清理，影响产量，并且能耗高，设备易损坏，生产成本高。因此国内外的科研人员开展了大量的研究来降低硅钢的加热温度，其主要改进方法的趋势按照加热温度范围来区分有两种，一种热轧加热温度在1150-1250℃，称为低温板坯加热技术，主要采用后阶段渗氮形成抑制剂的方法来获得抑制能力现阶段低温板坯加热技术发展较快，例如美国专利US 5049205、国内专利CN 1978707和韩国专利KR 2002074312但这几种方法都要增加渗氮设备，造成成本增加，并且存在渗氮不均匀引起最终产品磁性能不均匀的问题。
另一种热轧加热温度在1250-1320℃，作为与上述低温技术的区分，亦可称为中温板坯加热技术。中温板坯加热技术采用含Cu的抑制剂，对经过冶炼和连铸的板坯使用两次冷轧法，在两次冷轧之间采用中间脱碳退火(一次性脱碳退火)的方法，将钢板中的碳含量脱到30ppm以下；第二次冷轧后直接涂MgO隔离剂，或低温回复退火后再涂MgO隔离剂，接着进行高温退火及后续处理。欧洲专利EP 0709470中国专利CN 1786248A公开了的技术方案属于中温板坯加热技术，两者的共同问题是硫含量过低，造成抑制剂数量不足和分布不均匀，从而影响局部或整体的抑制能力，使二次再结晶驱动力不足，磁性能劣化和不均匀化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高电磁性能取向硅钢的生产方法，通过控制板坯成分和工艺获得较好的二次再结晶和底层质量，达到提高取向硅钢产品的电磁性能的目的。
本发明是这样实现的：一种高电磁性能取向硅钢的生产方法，包括用转炉或电炉炼钢，钢水经二次精炼和连铸后，获得板坯，之后进行热轧、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧，涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离剂，然后进行高温退火，最后涂绝缘涂层和进行拉伸平整退火，所述板坯的组分(按重量百分比计)为：
C：  0.020％～0.050％
Si： 2.6％～3.6％
S：  0.015％～0.025％
Als：0.008％～0.028％
N：  0.005％～0.020％
Mn： 0.15％～0.5％，且10≤Mn/S≤20
Cu： 0.3％～1.2％，且Cu/Mn≥2
其余为Fe及不可避免的杂质。Als为酸溶性铝。
所述热轧工艺为：板坯在加热炉内加热到1250℃以上，保温两小时以上，再进行热轧，热轧精轧过程的开轧温度为1050～1200℃，终轧温度为800℃以上。
所述热轧精轧过程的开轧温度为1070～1130℃，终轧温度为850℃以上。
最终轧成2.0～2.8mm厚度的热轧板。
之后进行酸洗和第一次冷轧，轧制到0.50～0.70mm的中间厚度。
接着进行中间脱碳退火，将中间脱碳退火钢板加热到800℃以上的均热温度，在湿氢保护气氛中进行10分钟以内中间脱碳退火，退火后使钢板的碳含量降到30ppm以下。
中间脱碳退火后，进行第二次冷轧，轧制到成品所需厚度0.15～0.35mm。
在钢板上涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂。
最后进行高温退火，工艺为：在气氛为氢占75％～100％的氮氢混合气、干气氛(即露点D.P.<0℃)、温度为1170～1230℃的条件下进行保温15小时以上的高温退火。
本发明通过对板坯成分含量的设计，硫含量提高到S：0.015％～0.025％、锰硫比10≤Mn/S≤20、以及铜锰比Cu/Mn≥2，从成分上控制Cu2S和MnS的化合物比例，使得热轧过程中有利于向Cu2S的析出形式发展。并且，在热轧过程中严格控制开轧和终轧温度，使热轧过程中大多数硫仅以Cu2S抑制剂的形式，尽可能避免MnS+Cu2S的复合析出，从而避免了抑制剂的粗大和不均匀化。Cu2S析出温度约为900～1100℃，析出峰值为1000℃；而MnS的析出峰值大于1100℃，因此大于1050℃的开轧温度和800℃以上的终轧温度，最大程度的保证了Cu2S有足够的析出量和分布，同时抑制了MnS和Cu2S的复合析出，从而确保生产工艺的后阶段Cu2S和AlN一起完成对其他位向晶粒生长的抑制作用，促使二次再结晶(110)[001]高斯方向的晶核具有足够的生长驱动力，最终产品磁性能显著提高。
当硫含量高时，铸态组织中硫容易在中心形成偏聚，因此板坯加热时必须在1250℃以上的温度下保证足够的保温时间，才能使中心的硫化物充分固溶，才有可能在之后的热轧中使足够的Cu2S以细小弥散的状态析出。
高温退火时，大量细小的Cu2S和少量MnS处于弥散状态，使表面脱S减慢，增强了抑制力并提高了二次再结晶温度，使二次晶粒位向更准确，磁性能提高。
由于本发明方法提高了硫含量，如果最终高温退火脱硫不完全，会引起产品磁性能劣化，尤其是铁损性能，并引起磁时效，同时产品的加工性能也会明显降低。因此对高温退火工艺中的净化退火时间有更严格的要求，即需要在气氛为氢占75％～100％的氮氢混合气、干气氛下露点D.P.<0℃的条件下进行净化退火，在1170～1230℃下保温时间15小时以上。温度过低或保温时间过短，N、S等有害元素无法完全排除，磁性能降低；温度过高，二次再结晶晶粒粗大，铁损增加，并且玻璃膜质量下降。
本发明具有以下有益效果：本发明通过板坯成分含量的设计、板坯加热和热轧条件的控制，有效改善热轧过程中硫化物析出形式，最大程度避免了MnS+Cu2S的复合抑制剂的析出形式，从而保证足够量的抑制剂均匀和细小的析出，在保持低生产成本的情况下能够显著提高磁性，有效降低铁损，获得高磁感取向硅钢。
具体实施方式
实施例1：
按取向硅钢板坯中硫含量、锰含量和铜含量的不同分为多种组分。各组分中除S、Mn、Cu三种成分外，其他成分的重量百分比保持不变，分别为C：0.040％，Si：3.17％，Als：0.017％，N：0.01％，S、Mn、Cu三种成分含量见表1，其余为Fe及不可避免的杂质。之后将上述板坯按下面的工艺进行处理：在1280℃的再加热温度下在加热炉内保温3小时后，热轧至厚度为2.5mm的热轧板，热轧过程保证精轧的开轧温度在1050～1200℃，终轧温度在800℃以上；酸洗后进行第一次冷轧，轧制到0.65mm厚度后，在850℃、湿氢保护气氛中进行中间脱碳退火，使钢板中碳含量降到30ppm以下；中间脱碳退火后进行第二次冷轧，轧制到成品厚度0.30mm；涂布MgO为主要成分的隔离剂，成卷后在气氛为100％ H2、露点为-10℃，温度为1200℃的条件下进行20小时的高温退火；开卷后经过涂绝缘涂层及拉伸平整退火，得到的成品磁性能见表1(高磁感取向硅钢常规产品的磁性能参考标准为：磁感B8≥1.88T，铁损P17/50≤1.30W/kg，以下同)。
表1 成分对磁性能的影响
Figure A200810035079D00061
Figure A200810035079D00071
实施例2：
取向硅钢板坯的组分及重量百分比为C：0.032％，Si：3.2％，Als：0.012％，N：0.01％，S：0.016％，Mn：0.18％，Cu：0.42％，其余为Fe及不可避免的杂质。将板坯按表2中不同的再加热制度在加热炉内保温后热轧至厚度为2.5mm的热轧板，其热轧精轧的开轧和终轧温度参考表2；酸洗后进行第一次冷轧，轧制到0.60mm厚度后，在850℃、湿氢保护气氛中进行中间脱碳退火，使钢板中碳含量降到30ppm以下；中间脱碳退火后进行第二次冷轧，轧制到成品厚度0.27mm；涂布MgO为主要成分的隔离剂，成卷后在气氛为100％ H2、露点为-10℃，温度为1200℃的条件下进行20小时的高温退火；开卷后经过涂绝缘涂层及拉伸平整退火，得到的成品磁性能见表2。
表2 成分、板坯加热制度及热轧制度对磁性能的影响
Figure A200810035079D00072
Figure A200810035079D00081
实施例3：
取向硅钢板坯的组分及重量百分比为C：0.032％，Si：3.2％，Als：0.012％，N：0.01％，S：0.016％，Mn：0.18％，Cu：0.42％，其余为Fe及不可避免的杂质。将其在1280℃加热炉内保温3小时后热轧至厚度为2.5mm的热轧板，其中热轧精轧的开轧和终轧温度分别为1100℃和930℃；酸洗后进行第一次冷轧，轧制到0.60mm厚度后，在850℃、湿氢保护气氛中进行中间脱碳退火，使钢板中碳含量降到30ppm以下；中间脱碳退火后进行第二次冷轧，轧制到成品厚度0.27mm；涂布MgO为主要成分的隔离剂后，通过施加不同的高温退火工艺如表3，验证其对成品磁性的影响，后经过涂绝缘涂层及拉伸平整退火，得到高温退火工艺对应的成品磁性能见表3。
表3 高温退火工艺变化对磁性能的影响
Figure A200810035079D00082

Claims (4)

1.一种高电磁性能取向硅钢的生产方法，包括用转炉或电炉炼钢，钢水经二次精炼和连铸后，获得板坯，之后进行热轧、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧，涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离剂，然后进行高温退火，最后涂绝缘涂层和进行拉伸平整退火，其特征在于，所述板坯的组分(按重量百分比计)为：
C：         0.020％～0.050％
Si：        2.6％～3.6％
S：         0.015％～0.025％
Als：       0.008％～0.028％
N：         0.005％～0.020％
Mn：        0.15％～0.5％，且10≤Mn/S≤20
Cu：        0.3％～1.2％，且Cu/Mn≥2
其余为Fe及不可避免的杂质。
2、如权利要求1所述的高电磁性能取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工艺为：板坯在加热炉内加热到1250℃以上，保温两小时以上，再进行热轧，热轧精轧过程的开轧温度为1050～1200℃，终轧温度为800℃以上。
3、如权利要求2所述的高电磁性能取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述热轧精轧过程的开轧温度为1070～1130℃，终轧温度为850℃以上。
4、如权利要求1所述的高电磁性能取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述高温退火工艺为：在气氛为氢占75％～100％的氮氢混合气、干气氛、温度为1170～1230℃的条件下进行保温15小时以上的高温退火。
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