CN103074476A - 一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法 - Google Patents

Abstract

一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：将铸坯加热到1100～1250℃；热轧到成品厚度的6～15.3倍厚；卷取；分三段进行常化退火；一次性采用130～250℃时效轧制方式冷轧至成品厚度；在湿式N₂+H₂气氛中进行脱碳退火；渗氮退火；高温退火。本发明由于采用三段式常化工艺，使热轧板中高斯晶粒的位相强度得到提高，从而提高产品磁感值，提高了产品质量水平。同时，由于第三段温度较低，较好控制了热轧板淬火前钢板的温度均匀性及冷却应力，改善了热轧板常化退火后的冷轧脆性，不用水浴加热即可完成冷轧，提高了生产效率。

Description

一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法

技术领域

本发明涉及采用含热轧板常化退火的一次冷轧法的高磁感取向硅钢生产方法，特别是指能够提高低温高磁感取向硅钢热轧板在常化退火过程中的高斯织构强度，从而提高磁感值的一种生产方法。本方法提供一种铸坯加热温度低于1250℃，通过三段式常化退火工艺控制，从而控制最终产品的磁感应强度值和冷轧加工性能。可在工业化规模下稳定生产高磁感取向硅钢片，生产性好、成品磁感值高。 

背景技术

变压器铁芯一般由取向硅钢叠片组成，叠片方向要求硅钢片易磁化与磁场方向一致，并组成一个环形回路。变压器本身的工作形式是初级线圈电流在铁芯中产生磁场使铁芯磁化，从而在次级线圈中产生感应电流。 

根据变压器的工作形式，铁芯磁化时阻力越小，效率越高。而作为铁芯材料的取向硅钢片，由于其晶粒的易磁化方向{110}、{001}平行于轧制方向，从而使钢带沿该方向具有优良的电磁性能。实际上，取向硅钢材料是多晶体，让所有晶粒的易磁化方向完全平行于轧向从而获得最佳的磁性能是不可能的，但一直是专业技术人员所追求的。长期以来，人们尽最大努力来减少晶粒的{100}轴偏离轧向的程度，以提高产品的磁感应强度指标。 

磁性参数中，磁感应强度是指铁芯材料（硅钢片）在给定参数的磁场下产生磁化的程度，用B来表示（单位：特斯拉，以T表示），其值越高，表示磁化性能越好。铁损通常指在给定的频率和磁感应强度下铁芯工作过程中的能量损失，用P表示（单位：瓦/千克，以W/Kg表示）。取向硅钢片通常分为两类，即一般取向硅钢和高磁感取向硅钢，由磁感应强度值B800的高低来划分。B800表示材料在磁场强度为800 A /m下的磁感应强度值。一般取向硅钢也称为传统的取向硅钢片（CGO），其B800低于1.88T，高磁感取向硅钢片(HGO)的B800超过1.88T。 

最终产品通过二次再结晶退火获得晶粒的高斯取向，取向度的高低依赖于制造过程中一定范围内的相关工艺参数，而热轧板的常化退火工艺参数非常关键。 

在取向硅钢生产中，热轧板沿板厚方向的组织和织构是不均匀的，这种不均匀性对3%Si取向硅钢二次再结晶发展有重大影响，以AlN为析出相的热轧板在冷轧前必须在氮气下高温常化，通常常化退火温度在1000～1150℃，目的是为了析出一定数量细小的AlN，同时使热轧板组织更均匀和再结晶晶粒数量更多。一定数量的AlN将抑制脱碳退火时的一次再结晶晶粒长大，再配合后期渗氮所获得的补充抑制剂达到控制二次再结晶质量的目的。在常化过程中对热轧板织构的控制同样重要，只有获得较高的高斯织构强度以及与之相匹配的{111}、{112}位向晶粒组合才能得到良好的二次再结晶发展，从而获得好的产品性能。 

高磁感取向硅钢工艺复杂、成本昂贵。很明显，尽可能提高产品磁感值，从而减少变压器铁芯用量和铁损一直是本行业的努力方向。 

有多种常化工艺可以控制二次再结晶的水平，在以往的专利申请中，提到了取向硅钢各种热轧板常化工艺的方法。 

EP0219611B1和EP0534432B1采用一段式常化工艺，常化温度在900～1150℃之间,该方法在水冷过程中冷却应力较大，不利于冷轧工序的进行。 

特开平7-252531采用一段式低温常化方法，常化温度700～900℃，在水冷时采用盐水冷却，得到了较好的效果。其主要通过提高冷却速度来改善性能，但工业化实施过程中对设备的耐腐蚀性提出了要求，同时影响环境。 

EP0950119B1采用将钢带加热到1000～1150℃，然后在800～950℃进行水冷的两段式常化方法，这种方法钢坯热轧加热温度达到1270～1310℃，不利于节约能源，成本高。 

特开平9-41039提出了一种两段式常化的方法，该方法中加热温度1120～1150℃，冷却过程中850℃以前控制冷却速度≥20℃/S， 850℃到室温≥40℃/S，获得了较高的磁感值，但这种方法受钢中的氮含量控制，不同的氮含量对应不同的冷却速度。 

发明内容

本发明要解决的是针对在常化过程中随着加热温度的提高，材料在冷却时的脆性越来越大，磁感值偏低的不足，提供一种磁感高、铁损低、冷轧性能优良的分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法。 

实现上述目的的措施： 

一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1）经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；

2）进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3倍厚；

3）进行卷取，控制卷取温度在500～700℃；

4）分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～950℃，第三阶段温度控制在950～800℃；

5）一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～250℃时效轧制方式；

6）在湿式N₂+H₂气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～900℃，脱碳退火时间在60～240秒；

7）进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为N₂+H₂₊NH₃，并使NH₃量占总气体体积百分比的1～30%；

8）进行高温退火，退火温度在700～1200℃，退火时间至少2个小时；并在退火温度为750～1100℃范围内，使气氛中的N₂体积百分比含量不低于15%；并控制钢带中的N的重量百分比含量在0.007～0.03%，Als的重量百分比含量在0.02～0.035%。

优选的：渗氮退火气氛NH₃量占总气体体积百分比的3～15%。 

本发明与现有技术相比，由于采用三段式常化工艺，使热轧板中高斯晶粒的位相强度得到提高，从而提高产品磁感值，提高了产品质量水平。同时，由于第三段温度较低，较好控制了热轧板淬火前钢板的温度均匀性及冷却应力，改善了热轧板常化退火后的冷轧脆性，不用水浴加热即可完成冷轧，提高了生产效率。 

附图说明

图1为本发明三段式常化热轧板织构示意图； 

图2为现有技术两段式常化热轧板织构示意图；

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述： 

试验条件：本发明各实施例的试验采用现有钢种的铸坯成分，各实施例的取值均在组分及重量百分比为：2.5～3.5% Si; 0.030～0.090%C;  0.015～0.040% AIsol; ≤0.010%N;  0.020～0.10%Cu;  0.020～ 0.150%Sn, 0.030～0.15%Mn ，≤0.035%S，Cr,Ni,Mo总量不超过0.25%，其余为Fe及不可避免的杂质的范围内任意取的。其铸坯的厚度不超过250mm。

表1为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表； 

表2为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产： 

其步骤：

1）经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；

2）进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3倍厚；

3）进行卷取，控制卷取温度在500～700℃；

4）分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～950℃，第三阶段温度控制在950～800℃；

5）一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～250℃时效轧制方式；

6）在湿式N₂+H₂气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～900℃，脱碳退火时间在60～240秒；

7）进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为N₂+H₂₊NH₃，并使NH₃量占总气体体积百分比的1～30%；

8）进行高温退火，退火温度在700～1200℃，退火时间至少2个小时；并在退火温度为750～1100℃范围内，使气氛中的N₂体积百分比含量不低于15%；并控制钢带中的N的重量百分比含量在0.007～0.03%，Als的重量百分比含量在0.02～0.035%。

表1  本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（一） 

表1    本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（二）

表2  本发明各实施例及对比例检测磁性能列表

本发明通过三段式的常化方法，在热轧板厚度的70%处高斯织构相对强度达到1.9的高斯位向密度（如图1）。同时常化退火第三段温度适当降低既改善了钢带水冷前的温度均匀性也可较好地控制热轧板淬火效果，易于优化热轧板的冷轧加工性。而采用二段均热常化时，高斯织构相对强度只有0.7（如图2）。

从表2可以看出，由于本发明在常化段按照三段进行的常化，使取向硅钢板的磁性能较只进行二段或一段常化可提高。 

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。 

Claims (2)

1.一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1）经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；

2）进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3倍厚；

3）进行卷取，控制卷取温度在500～700℃；

4）分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～950℃，第三阶段温度控制在950～800℃；

5）一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～250℃时效轧制方式；

6）在湿式N₂+H₂气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～900℃，脱碳退火时间在60～240秒；

7）进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为N₂+H₂₊NH₃，并使NH₃量占总气体体积百分比的1～30%；

8）进行高温退火，退火温度在700～1200℃，退火时间至少2个小时；并在退火温度为750～1100℃范围内，使气氛中的N₂体积百分比含量不低于15%；并控制钢带中的N的重量百分比含量在0.007～0.03%，Als的重量百分比含量在0.02～0.035%。

2.如权利要求1所述的一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法，其特征在于：渗氮退火气氛NH₃量占总气体体积百分比的3～15%。

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