CN102127708A

CN102127708A - 一种低温板坯加热生产取向电工钢的方法

Info

Publication number: CN102127708A
Application number: CN 201110008661
Authority: CN
Inventors: 许学勇; 王全礼; 夏兆所; 冯莉莉; 潘丽梅; 周谊军; 董浩; 赵楠
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Co Ltd; Shougang Corp
Priority date: 2011-01-16
Filing date: 2011-01-16
Publication date: 2011-07-20

Abstract

一种低温板坯加热生产取向电工钢板的方法，属于取向电工钢技术领域。铸坯在1100-1200℃加热后热轧，热轧板经常化酸洗后进行一次冷轧，钢板冷轧后用脱碳渗氮同时退火，最后涂层并高温退火，得到二次再结晶组织的成品。钢中添加P、Cu、Mn合金元素，使钢中具有一定的初始抑制能力；钢带冷轧后用850℃-920℃脱碳渗氮同时退火，通入湿的氢气+氮气+NH₃，向钢中渗氮形成AlN+SiN(SiMnN)、AlN+CuS等析出物，增强钢中沉淀相的抑制能力。优点在于，利用渗氮方法实现了低温加热稳定生产取向电工钢。

Description

一种低温板坯加热生产取向电工钢的方法

技术领域

本发明属于取向电工钢技术领域，特别是涉及一种低温板坯加热生产取向电工钢的方法。

背景技术

通常将电工钢板分为晶粒取向电工钢板和无取向电工钢板。晶粒取向电工钢板含3％Si并具有(110)<001>的晶体织构。沿轧制方向的优良磁性可使取向电工钢板用作变压器、发电机和其它电子设备的铁心材料。

取向电工钢的高斯织构是在冷轧板二次再结晶过程中形成的，这个过程以冷轧板初次再结晶为前提。抑制初次再结晶主要依靠细小沉淀相和偏析元素。取向电工钢制造的关键点之一就是如何形成尺寸、分布合适的抑制剂。常用的抑制剂有AlN和MnS。

取向电工钢的生产技术主要有高温加热法和低温加热法。

高温加热法是在炼钢时就加入形成抑制剂所需的元素。以AlN或MnS为主抑制剂的取向电工钢传统生产方法需要铸坯在＞1300℃加热炉中加热，以使铸坯中粗大的MnS、AlN固溶，热轧或常化后以细小弥散态析出。高温加热工艺对后面的热轧、常化、脱碳都有严格的工艺要求。由于加热温度高，铸坯烧损严重，能耗高，成材率低。

低温加热法生产取向电工钢，省却了高温固溶处理的阶段，但是需要在后续的加工阶段形成更多的抑制剂。近年来国内外主要电工钢生产厂家都在开发低温加热生产取向电工钢技术，有些已用于工业生产。后续渗氮是一种比较有效的手段。

根据Takashima申请的欧洲专利EP0588342al，新日铁八幡采用AlN为抑制剂，采用1150-1250℃铸坯加热和后续渗氮处理生产高磁感取向电工钢。

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。

韩国浦项钢铁公司在中国申请的CN1088760C中指出，在Si-3.15％，C-0.03％，Al-0.013％，Mn-0.09％，B-0.0033％，N-0.0065％，S-0.006％，其余为Fe和其他不可避免的杂质铸坯条件下，1250度板坯加热3小时，热轧到2.3mm厚，1120度退火2min淬入沸水进行常化处理，酸洗冷轧到0.30mm厚。冷轧后，在含Nh30.3％体积的湿H2+N2，干NH3的混合气氛下，在875度进行155S的同时脱碳渗氮。经过涂MgO和高温退火后，产品磁性能W17/50＝1.04w/kg，B10＝1.93T。此专利强调，加入B元素，在脱碳渗氮退火时，形成BN沉淀相，可以有效地改善初次再结晶晶粒尺寸。

韩国申请的专利WO/2009/091127A2中指出，在钢中加入0.01％-0.05％的P，0.03-0.07％Sn，0.01-0.05％的Sb，且P+0.5Sb在0.037-0.063％之间。高温退火阶段采用650-850℃，1150-1250℃保温工艺，并控制适当的高温加热升温速度，生产取向电工钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温板坯加热生产取向电工钢的方法，通过调整钢的成分，采用板坯低温加热和钢带冷轧后渗氮脱碳处理，涂MgO高温退火，来得到磁性能稳定的取向电工钢；即通过后天抑制剂生产取向电工钢的方法。

本发明是提供一种新的取向电工钢生产方法，即采用P、Cu、Mn合金元素，经过板坯低温加热、热轧、常化，一次冷轧，渗氮脱碳退火同时处理，涂层高温退火后得到成品。该发明是通过加入合适的元素，使渗氮处理后钢中存在A1N+SiN(SiMnN)、A1N+CuS析出物，有效的增加抑制能力。通过高温退火，得到高性能取向电工钢产品。在工艺中控制如下技术参数：

铸坯成分设计：C≥0.005wt％，Si：2.5-4.5wt％，Mn：0.01-0.25wt％，Als：0.01-0.04wt％，Cu：0.05-0.3wt％，S：0.005-0.04wt％，N：0.003-0.015wt％，P：0.01-0.05wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；在钢中添加一定量的P、Mn、Cu，可以有效地改变初次再结晶退火晶粒尺寸；Al、Mn、Cu、S、N形成AlN+SiN(SiMnN)、AlN+CuS复合抑制剂提高抑制能力。

铸坯热轧：铸坯经1100-1200℃加热后热轧，

一次冷轧后进行脱碳渗氮退火同时处理：脱碳渗氮退火同时处理时，退火温度在850-920度，退火时间1-10min，通入湿的氢气+氮气+氨气；其中，氢气：50％-90％，氮气：10％-50％，氨气：0.1％-10％，均为体积百分数，保温时间1-10min。

该改进方法包括以下条件：

钢中Si在2.5-4.5％。若Si含量小于2.5％，磁晶各向异性常数和饱和磁致伸缩值过高，磁化困难，磁滞损耗高，并且钢的电阻率低，涡流损耗高；若Si含量大于4.5％，轧制困难。

钢中C＞0.005％。若C含量过低，则3％Si钢中无相变，铸坯高温加热时晶粒粗化，热轧时得到粗大形变晶粒，<110>纤维织构强，冷轧后残存有形变晶粒，高温退火后二次再结晶不完全。

钢中0.01％＜Mn≤0.25％。若Mn＞0.25％，则钢中的S主要和Mn结合生成MnS，形成大块的MnS析出物，对磁性不利；若Mn含量过低，则产生热脆。

钢中0.01％＜Als≤0.04％。若Al过高，则铸坯中出现粗大的AlN夹杂物，对磁性不利；若Al过低，冶炼困难，并且会抑制能力不足，产品磁性能差。

钢中0.05％＜Cu＜0.3％。若高于1.0％，热轧时边裂严重；若低于0.04％，硅钢中的奥氏体相区变窄，且渗氮退火后初次晶粒细小，成品性能降低。钢中含有一定量的Cu，可以在钢中存在一些CuS化合物，具有一定的先天抑制能力，有效改善磁性能。

钢中0.005％＜S＜0.04％。若高于0.04％，易引发热脆；若低于0.005％，则热轧后钢板中的CuS数量减少，减弱了初始抑制能力，同时增加了炼钢难度。

钢中0.003％＜N＜0.015％。若高于0.015％，浇铸易冒涨，产品出现起皮和起泡缺陷；若低于0.003％，冶炼困难，加大后续渗氮处理的难度。

钢中0.01％＜P≤0.05％。P促进低温下初次晶粒的长大，适当添加P元素可以增加初次再结晶晶粒的尺寸，避免渗氮处理后的晶粒不均匀；由此可以提高二次再结晶起始温度，增加成品中具有准确高斯位向晶粒的数量，改善磁性能；P是晶界偏聚元素，能提高抑制能力。添加过多，钢的脆性大，轧制困难。

钢中通过加入一定量的P、Mn、Cu元素，可以有效地扩大硅钢中的奥氏体区，并增加初次晶粒尺寸，既避免了后续渗氮处理中的晶粒细化现象；P、Cu又保证了钢的初始抑制能力，不必像韩国专利CN1088760C中添加B，也不必像韩国专利WO/2009/091127A2中加入大量的Sn、Sb，降低了成本。钢中Mn元素在后续渗氮处理中形成SiMnN，高温退火过程中发生转化，起积极地抑制作用。

铸坯加热温度在1100-1200℃，热轧钢板厚度在2.0-3.0mm。热轧板经常化酸洗后进行一次大压下率冷轧。

钢板冷轧后进行脱碳渗氮同时退火。退火温度在850-920℃，气氛为湿的(50％-90％)氢气+(10％-50％)氮气+(0.1％-10％)氨气，保温时间1-10min。钢中渗入一定含量的N。

本发明的优点在于，利用渗氮方法实现了低温加热稳定生产取向电工钢。

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％)余量：Fe

C	Si	Als	Mn	Cu	S	P	N
								0.048	3.24	0.032	0.09	0.13	0.012	0.025	0.0065

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1130℃加热炉中保温2.5h后热轧。热轧钢板厚度在2.2mm。热轧板经过1100度保温3min常化后迅速冷却，酸洗后进行一次冷轧，冷轧到0.30mm厚。

冷轧带进行脱碳渗氮同时处理，在湿气条件下，70％H₂+30％N₂气氛，通入0.1-10％体积分数NH3，900℃渗氮脱碳退火。最后涂MgO和高温退火。用单片测量设备检测磁性。磁性结果见表2。

表2低温加热取向电工钢成品磁性能

实施例2

钢A连铸坯的化学成分(wt％)如表1。

冷轧带进行脱碳渗氮同时处理，在湿气条件下，70％H₂+30％N₂气氛，通入3％体积分数NH3，渗氮脱碳退火840-920℃。最后涂MgO和高温退火。用单片测量设备检测磁性。磁性结果见表3。

表3低温加热取向电工钢成品磁性能

试样号	铸坯加热温度(℃)	渗氮脱碳退火温度(℃)	P₁₇(W/Kg)	B₈(T)	备注
						A-8	1130	880	1.126	1.913	发明例
A-9	1130	900	1.150	1.907	发明例
						A-10	1130	920	1.186	1.901	发明例
A-11	1130	820	1.438	1.792	比较例
						A-12	1130	940	1.568	1.752	比较例

比较例3

钢B连铸坯的化学成分(wt％)如表4。

表4钢B连铸坯的化学成分(wt％)

C	Si	Als	Mn	Cu	S	P	N
								0.052	3.21	0.031	0.06	0.025	0.013	0.008	0.0063

铸坯B的合金成分如表4，其余为铁和不可避免的杂质。铸坯在1130℃加热炉中保温2.5h后热轧。热轧钢板厚度在2.2mm。热轧板经过1100度保温3min常化后迅速冷却，酸洗后进行一次冷轧，冷轧到0.30mm厚。

冷轧带进行脱碳渗氮同时处理，在湿气条件下，70％H₂+30％N₂气氛，通入0.1-10％体积分数NH3，900℃渗氮脱碳退火。最后涂MgO和高温退火。用单片测量设备检测磁性。磁性结果见表5。

表5低温加热取向电工钢成品磁性能

试样号	铸坯加热温度(℃)	NH3体积分数(％)	P₁₇(W/Kg)	B₈(T)
					B-1	1130	1	1.461	1.768
B-2	1130	3	1.389	1.786
					B-3	1130	5	1.450	1.775
B-4	1130	7	1.395	1.791
					B-5	1130	9	1.420	1.760

Claims

1.一种低温板坯加热生产取向电工钢的方法，采用P、Cu、Mn合金元素，经过板坯低温加热、热轧、常化，一次冷轧，渗氮脱碳退火同时处理，涂层高温退火后得到成品；其特征在于，在工艺中控制如下技术参数：

铸坯成分设计：C≥0.005wt％，Si：2.5-4.5wt％，Mn：0.01-0.25wt％，Als：0.01-0.04wt％，Cu：0.05-0.3wt％，S：0.005-0.04wt％，N：0.003-0.015wt％，P：0.01-0.05wt％，余量为铁和不可避免的杂质；在钢中添加一定量的P、Mn、Cu，有效地改变初次再结晶退火晶粒尺寸；Al、Mn、Cu、S、N形成AlN+SiN(SiMnN)、AlN+CuS复合抑制剂提高抑制能力；

铸坯热轧：铸坯经1100-1200℃加热后热轧，

一次冷轧后进行脱碳渗氮退火同时处理：脱碳渗氮退火同时处理时，退火温度在850-920度，退火时间1-10min，通入湿的氢气+氮气+氨气；其中，氢气：50％-90％，氮气：10％-50％，氨气，均为体积百分数：0.1％-10％，保温时间1-10min。