CN102041449A - 一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法，属于取向电工钢技术领域。通过调整中间退火工艺，通过中间退火过程进行了高温常化，使A1N在常化过程固溶后弥散析出，因此，作为再结晶抑制剂的一种其作用更有效发挥，进一步增强AlN+(Mn，Cu)xS析出物有效抑制能力。铸坯经1150-1250℃加热后热轧，经常化、酸洗、一次冷轧后，进行提高抑制剂作用的多段式中间退火工艺，之后二次冷轧，不回复或回复处理，涂层高温退火后，得到具有完善二次再结晶组织的成品。达到提高产品电磁性能的目的，同时采用三段法退火工艺还能提高脱碳效率及改善产品的底层质量。

Description

一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法

技术领域

本发明属于取向电工钢技术领域，特别是涉及一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法。具体来说，采用板坯低温加热和钢带一次冷轧后进行多段(三段或二段)中间退火工艺，来得到磁性能更好的取向电工钢生产方法。

背景技术

晶粒取向电工钢板的优良的磁性能源于其在最终高温退火过程中通过二次再结晶形成的Goss织构。

为了获得较好的二次再结晶组织，传统的取向电工钢的生产方法是以AlN或MnS为主抑制剂，在专用的高温加热炉中把板坯加热到＞1300℃，以使铸坯中粗大的MnS、AlN完全固溶，热轧或常化后以细小弥散态析出。这一生产方法的缺点具有高度生产成本，较低生产效率和成材率等缺点。为此取向电工钢低温板坯加热技术成为国内外研究的一个热点。

目前降低取向硅钢板坯加热温度生产取向电工钢主要有两种途径，一类为固有抑制剂法即通过成分上的改进，如使用新的固溶温度低的抑制剂或强化抑制剂的成分，实现降低铸坯加热温度；另一类方法称为“获得抑制剂法”即不要求在板坯加热过程中抑制剂形成元素完全固溶，而是通过在高温退火前进行渗氮处理的方法获得抑制剂，从而可以进一步降低板坯加热温度。

固有抑制剂法低温板坯加热技术，由于不需要专用的专用的加热设备及渗氮退火装置等，与其他钢种生产线部分装备可以通用，具有生产效率高，成本低等优点。目前固有抑制剂法主要是通过添加Cu等形成固溶温度较AlN和MnS更低的抑制剂达到降低板坯加热温度的目的。

韩国浦项钢铁公司提出以AlN为主抑制剂，Cu₂S和MnS为辅助抑制剂，铸坯在1250-1320℃范围内加热，采用带中间退火的两次冷轧法，生产普通取向和高磁感取向电工钢。

德国蒂森也采用Cu₂S+AlN为主要抑制剂把板坯加热温度降低到了1260～1280℃，热轧经980～1080℃常化后采用一次冷轧法并进行冷轧时效。

俄罗斯上依谢特和新利佩茨克厂生产的普通取向电工钢，成分中Cu，Mn含量较高且部分添加了Ni，Cr等，以Cu₂S+AlN为主要抑制剂，1250～1280℃低温板坯加热并热轧后进行第一次冷轧，在中间退火阶段完成钢板脱碳，从而可以省略二次冷轧后的脱碳退火工艺，而以低温回复退火代替初次再结晶退火，降低了能耗。

武汉钢铁公司的专利CN1414119A中也介绍了一种低温取向电工钢的制造工艺，以Mn，Cu的硫化物为主要抑制剂，在1280℃以上温度条件下加热热轧，采取两次冷轧法，第一次冷轧后先预热到490～550℃，保温35～80s，然后加热到860℃进行中间脱碳退火，再进行第二次冷轧，经脱碳退火，高温退火成取向电工钢成品。

而阿奇亚斯佩丝阿里特尔尼公司于1997年申请的CN1228817A，其所述成分在以AlN和MnS(或MnSe)为主要抑制剂基础上，添加强化抑制剂元素Sn，浇铸出薄板坯后，进行1150～1300℃加热温度，热轧后常化，采用大于80％压下率一次冷轧法，最终高温退火时控制退火气氛，使钢的吸氮量小于50ppm。该方法主要适合于薄板坯连铸工艺生产取向电工钢。

此类工艺，主要工序是采用中间全脱碳的二次冷轧法，在两次冷轧间的退火时将钢板的碳量降低到30ppm以下(中间全脱碳退火)，第二次冷轧到成品厚度后直接涂氧化镁隔离剂或经低温回复退火后涂氧化镁隔离剂进行高温退火及后续处理，但由于采用低温板坯加热，AlN在热轧过程固溶析出量较少，作用发挥不充分，因此磁性水平不高，多用于生产普通取向硅钢。此外也存在底层质量稳定性差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法，主要解决以Al，N，Mn，Cu，S为抑制剂的取向硅钢存在的磁性能较差及底层质量不稳定的问题。

本发明是通过调整中间退火工艺，通过中间退火过程进行了高温常化，使AlN在常化过程固溶后弥散析出，因此，作为再结晶抑制剂的一种其作用更有效发挥，进一步增强AlN+(Mn，Cu)xS析出物有效抑制能力。铸坯经1150～1250℃加热后热轧，经酸洗、一次冷轧后，进行提高抑制剂作用的多段式中间退火工艺，之后二次冷轧，不回复或回复处理，涂层高温退火后，得到具有完善二次再结晶组织的成品。达到提高产品电磁性能的目的，同时采用三段法退火工艺还能提高脱碳效率及改善产品的底层质量。具体工艺步骤如下：

(1)来料铸坯化学成分：C 0.01～0.06％，Si 2～4％，Mn 0.05～0.3％；S 0.003～0.03％，Cu 0.2～0.6％；N 0.005～0.01％；Als 0.01～0.035％；余下为Fe和不可避免杂质；此外可添加B或Sn等进一步稳定二次再结晶元素。

(2)热轧：铸坯在1150～1250℃加热，轧成1.8～4.0mm厚的热轧板；

(3)一次冷轧：热轧板酸洗后进行一次冷轧，一次冷轧压下率控制在50％～70％；

(4)采用三或两段式退火：第一段1000～1120℃进行30～120s退火后以10～15℃/s冷却进入到第二段810～860℃均热区，在第一段通入纯净干燥的氮气；第二段通入湿的5～30％氢气与氮气混合气体，在分压比为0.2～0.65条件下进行7～15min的中间完全脱碳退火，使钢板的含碳量降低到30ppm以下；针对1～1.5mm厚度的钢板，采用三段式即在第三段进行700～800℃的纯氢气的还原退火。若采用三段式，可缩短第二段退火时间1～4min，提高脱碳效果，同时可提高钢板的表面及氧化膜底层质量。在第二段控制氧含量在300～800ppm范围。

(5)进行二次冷轧，轧至成品所需厚度；

(6)不回复或进行400～650℃回复退火，回复需通入湿的5～50％氢气和氮气混合气体，分压比控制范围为0.2～0.65；

(7)涂MgO退火隔离剂；

(8)成品高温退火。在900-1100℃阶段以10℃/h的速度升温，气氛为75％H2和25％N₂，并于1200℃纯干H₂中保温6-8小时。

本发明的优点在于，钢中在普通含铜取向钢成分基础上可适当提高Al含量，通过多段式中间退火，进一步发挥A1N的抑制作用，从而增强了A1N与(Mn，Cu)xS等析出物的抑制能力，进而提高了取向电工钢板的电磁性能，同时也有利于改善产品底层质量。

具体实施方式

实施例1

钢A连铸坯的化学成分(wt％)如表1。

表1钢A连铸坯的化学成分(wt％)

C	Si	Als	Mn	Cu	S	N	Sn
								0.05	3.2	0.03	0.091	0.48	0.012	0.0085	0.05

铸坯的合金成分如表1，其余为铁和不可避免的杂质。铸坯在1200℃加热炉中保温2.5h后热轧。热轧钢板厚度在2.5mm，酸洗后进行一次冷轧至1mm，中间退火采用三段式即在干纯氮条件下1120℃×30s短时退火，之后以15℃/s速率进入湿的氢氮混合气氛下进行810/840℃×10min完全脱碳退火，随后进行800℃×3～5min高氢气还原，经过中间退火后，将碳含量降低至0.003％以下。第二次冷轧到0.30mm，不回复或进行550℃回复退火，涂MgO退火隔离剂，然后进行高温退火，在900～1100℃阶段以10℃/h的速度升温，气氛为75％H2和25％N2，并于1200℃纯干H2中保温6-8小时。。磁性结果见表2。

表2低温加热取向电工钢成品磁性能

备注：比较例成分与发明例成分相同，热轧冷轧等工艺也相同，差别在于中间退火及回复工艺。

实施例2

表3实验钢化学成分    单位：wt％

实施例	C	Si	Als	Mn	Cu	S	N
								B	0.045	3.19	0.023	0.21	0.31	0.015	0.0089

铸坯的合金成分如表3，其余为铁和不可避免的杂质。铸坯在1150℃加热炉中保温2.5h后热轧。热轧钢板厚度在2.2mm。酸洗后进行一次冷轧至0.7mm，中间退火采用三段式即在干纯氮条件下1000℃×30s短时退火，之后快冷进入湿的30％H2和70％N2混合气氛下进行835℃×5～7min完全脱碳退火，随后进行800℃×3min纯氢气还原或不还原退火。第二次冷轧到0.30mm。进行550℃回复退火；涂MgO为主隔离剂，然后进行高温退火，在900～1100℃阶段以10℃/h的速度升温，气氛为75％H2和25％N2，并于1200℃纯干H2中保温6-8小时。。磁性结果见表4。

备注：比较例采用1360℃板坯加热，常规二次冷轧工艺，发明例为1150℃低温板坯加热。

对于实施例1和实施例2中发明样品，从二次冷轧后样品底层质量观察看，三段式中间退火配合回复工艺的，样品更光亮而且底层质量及附着性更好。

Claims (2)

1.一种提高低温板坯加热工艺取向电工钢电磁性能的方法，其特征在于，工艺步骤为：

(1)来料铸坯化学成分：C 0.01～0.06％，Si 2～4％，Mn 0.05～0.3％；S 0.003～0.03％，Cu 0.2～0.6％；N 0.005～0.01％；Als 0.01～0.035％；余下为Fe和不可避免杂质；

(2)热轧：铸坯在1150～1250℃加热，轧成1.8～4.0mm厚的热轧板；

(3)一次冷轧：热轧板酸洗后进行一次冷轧，一次冷轧压下率控制在50％～70％；

(4)采用三或两段式退火：第一段1000～1120℃进行30～120s退火后以10～15℃/s速率冷却进入到第二段810～860℃均热区，在第一段通入纯净干燥的氮气；第二段通入湿的5～30％氢气与氮气混合气体，在分压比为0.2～0.65条件下进行7～15min的中间完全脱碳退火，使钢板的含碳量降低到30ppm以下；

针对1～1.5mm厚度的钢板，采用三段式即在第三段进行700～800℃的纯氢气的还原退火，退火时间3～5min；当采用三段式时，缩短第二段退火时间1～4min，提高脱碳效果，同时提高钢板的表面及底层质量，在第二段控制氧含量在300～800ppm范围；

(5)进行二次冷轧，轧至成品所需厚度；

(6)不回复或进行400～650℃回复退火，回复需通入湿的5～50％氢气和氮气混合气体，分压比控制在0.2～0.65范围；

(7)涂MgO退火隔离剂；

(8)成品高温退火。在900-1100℃阶段以10℃/h的速度升温，气氛为75％H2和25％N2，并于1200℃纯干H2中保温6-8小时。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来料铸坯化学成分中添加B或Sn，进一步稳定二次再结晶元素。