CN105420597A - 一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及取向硅钢的生产方法，尤其是涉及一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法。本发明的生产方法的原料成分中提高Als和N含量，以AlN为主要抑制剂，提高Als和N含量一方面提高抑制剂的量，增强抑制力，另一方面提高了二次再结晶温度，改善二次再结晶的稳定性；原料成分中增加Sn，进一步增强抑制力，在成分中加入晶界偏聚元素Sn，其含量控制在0.04％～0.06％范围内，Sn在晶界的偏聚可以有效阻碍其他具有尺寸优势而又偏离高斯位向晶粒的异常长大，改善二次再结晶后晶粒取向度，提高磁感；通过调整高温退火工艺，将升温段气氛由N2:H2＝1:3调整到1：1，由于AlN是在低温升温段大量形成，提高N2比例，有利于促进AlN形成，并防止AlN过早分解，解决连续生产中由于Als提高而出现的尾部铁损曲线波动现象。

Description

一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法
技术领域
本发明涉及取向硅钢的生产方法，尤其是涉及一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法。
背景技术
取向硅钢是一种重要的软磁合金，主要用于电力电子工业，作为变压器、电抗器等设备的铁心材料，在国民经济中发挥着重要作用。取向硅钢生产方法按热轧加热温度分为高温板坯加热法和低温板坯加热法，其热轧加热温度分别为1350℃以上和1300℃以下。两种方法都可以生产高磁感取向硅钢和一般取向硅钢。高温板坯加热生产一般取向硅钢的生产方法由于热轧加热温度高导致加热炉需频繁维护、生产成本高、成材率低，以及逐渐被淘汰。目前板坯低温加热一般取向硅钢主流生产方法特点是：成分中加铜，二次冷轧法。
随着取向硅钢生产技术进步，很多企业已经实现全HiB化，对于含铜低温取向硅钢产量占总产量比重比较大的企业而言，直接进行产品性能升级是最经济的方法。俄罗斯新力佩斯克钢铁公司采用的提高含铜低温一般取向硅钢磁感的方法(WO2004/040025A1)是：调整成分和热轧工艺，将热轧加热温度提高到1350～1400℃，成分中碳含量根据硅含量进行调整，硅含量在3.15％的基础上每增加0.1％，碳含量则在0.028％的基础上增加0.003％，目的是在а-γ-а相的再结晶温度区进行热轧，在精轧结束阶段，钢中奥氏体的体积百分比不大于3％，其他工艺和成分基本不变，可以使磁感提高到1.90～1.92T。这种方法的最大缺点是需要大幅度提高热轧加热温度，从而失去了低温加热的优势。专利US5653821报道一种含铜低温一般取向硅钢生产方法，该方法成分特点是：Cu为0.4～0.6％，Als为0.018～0.025％，N为0.0080～0.012％，另外还添加了总量为0.06～0.18％的Ni和Cr，工艺路线与维兹钢铁公司相近。中间厚度为0.60～0.65mm，中间退火温度为820～870℃，成品厚度0.27～0.30mm，回复退火温度为500～750℃。磁感B8在1.89～1.92T范围，这种方法缺点是Ni的加入量较大，造成生产成本增加，另外，假如较多的Ni和Cr会造成底层不良。
也有通过添加晶界偏聚元素如Sb、Sn等来提高抑制能力，改善磁性的报道。如日本专利No.5-345921报道一种以AlN、MnS、CuS和Sn作为抑制剂元素生产高磁感取向硅钢的报道，美国专利US6364963B1报道一种AlN/BN、MnS/MnSe及Sb作为抑制剂抑制剂元素生产高磁感取向硅钢的报道，对于含0.5％Cu一般取向硅钢，未见通过添加上述晶界偏聚元素改善磁性能的报道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法。
本发明采用的技术方案是：一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法,包括炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火，其特征在于：所述炼钢过程中各原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02～0.04％，Si：3.0～3.3％，S：0.001～0.004％，Als：0.017～0.025％，N：0.0085～0.010％，Sn：0.04～0.06％，Cu：0.45～0.55％，其余为Fe及杂质；所述高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1。
作为优选，所述热轧加热温度为1250～1300℃。
作为优选，所述一次冷轧厚度0.65～0.70mm。
作为优选，所述中间脱碳退火温度835～880℃，控制碳含量≤30ppm。
作为优选，所述拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26～0.29mm。
本发明取得的有益效果是：本发明的生产方法的原料成分中提高Als和N含量，以AlN为主要抑制剂，将Als含量提高到0.017～0.025％，相应的N含量按下式控制：N含量(ppm)＝Als含量(ppm)/2+10(ppm)。提高Als和N含量一方面提高抑制剂的量，增强抑制力，另一方面提高了二次再结晶温度，改善二次再结晶的稳定性；原料成分中增加Sn，进一步增强抑制力，在成分中加入晶界偏聚元素Sn，其含量控制在0.04％～0.06％范围内，Sn在晶界的偏聚可以有效阻碍其他具有尺寸优势而又偏离高斯位向晶粒的异常长大，改善二次再结晶后晶粒取向度，提高磁感；通过调整高温退火工艺，将升温段气氛由N2:H2＝1:3调整到1：1，由于AlN是在低温升温段大量形成，提高N2比例，有利于促进AlN形成，并防止AlN过早分解，解决连续生产中由于Als提高而出现的尾部铁损曲线波动现象。
附图说明
图1是Als含量不同情况下AlN中N随退火温度的变化图；
图2是Als含量不同情况下磁感随退火温度变化图。
具体实施方式
如图1所示，其他成分与传统含铜低温取向硅钢成分相同，Als不同情况下，在高温退火不同升温阶段AlN中的N随退火温度变化。含铜低温取向硅钢中作为抑制剂的AlN是在高温退火过程中大量析出，可以检测以AlN形式存在的N来确定AlN的量。按照本发明将Als提高到170ppm以上，高温退火过程中形成的AlN明显增加，与比较例相比，其峰值从30～40ppm提高到65～75ppm。AlN的增加使抑制力提高，确保二次再结晶形成更为准确的高斯位向，从而得到更高的磁感。
如图2所示，其他成分与传统含铜低温取向硅钢成分相同，Als在本发明范围和不在本发明范围时高温退火不同阶段磁感B8随退火温度的变化。将最终冷轧样品按常规高温退火工艺退火，在不同温度取出测量磁感，通过分析磁感随退火温度的变化可以发现二次再结晶温度，当磁感出现突然增加时，说明二次再结晶温度开始。比较例二次再结晶温度为950℃左右，而发明例二次再结晶温度为1050℃左右。本发明通过提高Als，并按照N含量(ppm)＝Als含量(ppm)/2+10(ppm)公式相应的控制N含量，提高了二次再结晶温度，从而使二次再结晶更稳定，防止其他位向晶粒长大。
实施例1
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.03％，Si：3.0％，S：0.001％，Als：0.017％，N：0.085％，Sn：0.04％，Cu：0.45％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1250℃，一次冷轧厚度0.65mm，中间脱碳退火温度835℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.269mm。检测成品的磁感应强度B8为1.90T，铁损P17/50为1.056W/kg。
实施例2
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.15％，S：0.002％，Als：0.0175％，N：0.098％，Sn：0.05％，Cu：0.50％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1280℃，一次冷轧厚度0.68mm，中间脱碳退火温度850℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.27mm。检测成品的磁感应强度B8为1.902T，铁损P17/50为1.065W/kg。
实施例3
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.04％，Si：3.3％，S：0.003％，Als：0.0185％，N：0.010％，Sn：0.046％，Cu：0.50％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量20ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.29mm。检测成品的磁感应强度B8为1.911T，铁损P17/50为1.046W/kg。
实施例4
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.04％，Si：3.3％，S：0.004％，Als：0.020％，N：0.010％，Sn：0.05％，Cu：0.50％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量20ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.29mm。检测成品的磁感应强度B8为1.915T，铁损P17/50为1.028W/kg。
实施例5
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.3％，S：0.002％，Als：0.025％，N：0.010％，Sn：0.06％，Cu：0.55％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26～0.29mm。检测成品的磁感应强度B8为1.920T，铁损P17/50为0.986W/kg。
对比例1
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.3％，S：0.002％，Als：0.015％，N：0.009％，Sn：0.05％，Cu：0.55％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26mm。检测成品的磁感应强度B8为1.884T，铁损P17/50为1.112W/kg。
对比例2
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.3％，S：0.002％，Als：0.018％，N：0.01％，Sn：0.035％，Cu：0.55％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26mm。检测成品的磁感应强度B8为1.879T，铁损P17/50为1.123W/kg。
对比例3
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.3％，S：0.002％，Als：0.0195％，N：0.010％，Sn：0.00％，Cu：0.55％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26mm。检测成品的磁感应强度B8为1.874T，铁损P17/50为1.086W/kg。
对比例4
将硅钢原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02％，Si：3.3％，S：0.002％，Als：0.0180％，N：0.0088％，Sn：0.05％，Cu：0.55％，其余为Fe及杂质，加入到炼钢炉中，经炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火后得到成品，其中：热轧温度为1300℃，一次冷轧厚度0.70mm，中间脱碳退火温度880℃，控制碳含量10ppm，高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1，拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26mm。检测成品的磁感应强度为B8为1.886T，铁损P17/50为1.132W/kg。
高温退火低温段气氛不同情况下连续铁损曲线
N2:H2 铁损曲线
1 1:1 铁损曲线平直
2 2:3 铁损曲线尾部1000米微翘
3 1:3 铁损曲线尾部2000米微翘

Claims (5)

1.一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法,包括炼钢、热轧、酸洗、一次冷轧、中间脱碳退火、二次冷轧、回复退火涂MgO、高温退火、涂层和拉伸平整退火，其特征在于：所述炼钢过程中各原料成分中主要元素质量百分含量为：C：0.02～0.04％，Si：3.0～3.3％，S：0.001～0.004％，Als：0.017～0.025％，N：0.0085～0.010％，Sn：0.04～0.06％，Cu：0.45～0.55％，其余为Fe及杂质；所述高温退火工艺中升温段气氛N2:H2为1：1。
2.根据权利要求1所述的一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法，其特征在于：所述热轧加热温度为1250～1300℃。
3.根据权利要求1所述的一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法，其特征在于：所述一次冷轧厚度0.65～0.70mm。
4.根据权利要求1所述的一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法，其特征在于：所述中间脱碳退火温度835～880℃，控制碳含量≤30ppm。
5.根据权利要求1所述的一种含铜低温高磁感取向硅钢的生产方法，其特征在于：所述拉伸平整退火后得到的成品厚度为0.26～0.29mm。
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