CN111440931A - 一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法，高磁感取向硅钢质量百分比成分为C 0.05％‑0.06％，Si 3.10％‑3.30％，Mn 0.16％‑0.20％，P 0.01％‑0.02％；S 0.005％‑0.007％，Als 0.025％‑0.034％，N 0.004％‑0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质；常化工艺为两段加热+缓冷+水冷，第一段加热温度为1050～1150℃，时间为40～60s，第二段加热温度为920～950℃，时间为120～250s，缓冷：以30～50℃/s的速度缓慢冷却至720～780℃，水冷：喷水冷却至100℃以下。本发明在不添加任何合金元素的条件下，在传统常化工艺的快速冷却过程中增加缓冷平台，控制抑制剂的析出温度和时间，优化抑制剂的析出数量和尺寸，增加先天有效抑制剂数量。

Description

一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法。
背景技术
取向硅钢生产的核心技术是利用细小弥散的抑制剂抑制初次再结晶晶粒生长，从而获得具有锋锐Goss位向的二次再结晶组织。
抑制剂析出控制是生产取向硅钢的重要环节，合理的抑制剂析出控制有利于后工序获得理想的组织，是最终产品获得完善二次再结晶和优异磁性能的关键工艺。对取向硅钢而言，适当添加一些偏析元素，可很好地改善织构从而加强抑制剂对初次再结晶的抑制能力。但是添加合金元素会导致取向硅钢成本急剧提高，因此，急需一种不添加合金元素的低成本高性能取向硅钢生产方法。
众所周知，热轧板经过常化处理可析出大量细小的抑制剂，常化过程中析出的抑制剂会使初次再结晶组织细小均匀，对高温退火阶段发生二次再结晶和形成锋锐的Goss织构极其重要。目前最常见的常化工艺为两段式：热轧板+加热到800℃后，以5～8℃/s速度继续升到1100～1150℃，保温不大于60s后，以约15s时间空冷到930～960℃保温120～150s，再以大于10℃/s速度急冷。由于保温后采用急冷，第二相粒子析出的时间有限，造成抑制剂析出不充分。因此，有效抑制剂的析出数量还有很大的优化空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法，优化抑制剂的析出数量和尺寸，增加先天有效抑制剂数量，保证完善的二次再结晶和优异磁性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法，高磁感取向硅钢质量百分比成分为C 0.05％-0.06％，Si 3.10％-3.30％，Mn 0.16％-0.20％，P 0.01％-0.02％；S0.005％-0.007％，Als 0.025％-0.034％，N 0.004％-0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质；生产高磁感取向硅钢的工艺流程为冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、一次冷轧、脱碳退火、渗氮、涂MgO、高温退火、涂绝缘层及热拉伸平整；具体包括：
(1)连铸：铸坯厚度为200～250mm；
(2)热轧：铸坯加热至1100～1250℃，保温200～400min之后进行热轧；热轧板最终厚度1.8～2.5mm；
(3)常化：两段加热+缓冷+水冷，第一段加热温度为1050～1150℃，时间为40～60s，第二段加热温度为920～950℃，时间为120～250s，缓冷：以30～50℃/s的速度缓慢冷却至720～780℃，水冷：喷水冷却至100℃以下；
(4)冷轧：采用一次冷轧法，经五道次轧制，将钢板冷轧至成品所需厚度；
(5)脱碳退火：退火温度800～900℃，时间为5～10min，气氛为湿的H2+N2混合气；
(6)渗氮及涂MgO：脱碳退火后进行渗氮和涂MgO；
(7)高温退火及热拉伸平整：在环形炉内进行高温退火，经拉伸平整和涂绝缘层工艺制成成品取向硅钢，最后检测成品磁性能。
先天有效抑制剂AlN(尺寸20nm～50nm的B态)在常化冷却阶段析出，缓冷过程中先天有效抑制剂AlN(尺寸20nm～50nm的B态)在720～780℃停留时间加长，析出时间增多，析出数量增加。在不添加合金情况下，先天有效抑制剂数量的增加明显有利于后续的冷轧、脱碳退火及高温退火等工艺得到理想的显微组织，最终获得完善的二次再结晶和优异的磁性能。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在不添加任何合金元素的条件下，在传统常化工艺的快速冷却过程中增加缓冷平台，控制抑制剂的析出温度和时间，优化抑制剂的析出数量和尺寸，增加先天有效抑制剂数量，进而提高产品磁性能。
与传统工艺比较，本发明可将有效抑制剂析出数量提高35.24％。有利于后续的冷轧、脱碳退火及高温退火等工艺得到理想的显微组织，最终获得完善的二次再结晶和优异的磁性能。
附图说明
图1为实施例与比较例中有效AlN的数量尺寸分布。
图2中a-i为实施例与比较例的成品金相图。
(a)实施例1；(b)实施例2；(c)实施例3；(d)实施例4；(e)实施例5；(f)实施例6；(g)比较例1；(h)比较例2；(i)比较例3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法，生产工艺流程：冶炼-连铸-热轧-常化-酸洗-一次冷轧-脱碳退火-渗氮-涂MgO-高温退火-涂绝缘层及热拉伸平整，具体包括：
(1)冶炼及连铸
表1：化学成分(wt％)
元素 C Si Mn P S Al<sub>s</sub> N
成分 0.057 3.20 0.185 0.012 0.006 0.028 0.005
冶炼过程中，采用表2设计的成分，铸坯厚度为230mm。
(2)热轧
1200℃加热后轧制成2.3mm厚的热轧板。
(3)常化工艺
表2：常化工艺参数
Figure BDA0002473030110000031
(4)一次冷轧
酸洗后，常化板采用20辊森吉米尔轧机进行总压下率为87％的5道次可逆轧制，其中道次压下率平均分配，将钢板轧至0.27mm。
(5)脱碳退火
脱碳退火以900℃/min速度升温至850℃，在20％H2+80％N2，PH2O/PH2＝0.7退火气氛下保温8min，脱碳退火后将碳脱到25ppm以下。
(6)渗氮及涂MgO
将脱碳退火板进行低温渗氮，并在钢带表面涂敷以MgO为主的退火隔离剂，加热至550℃干燥。
(7)高温退火及拉伸平整
高温退火在N2气氛中以50℃/h速度升温至650℃，在75％H2+25％N2的混合气氛下保温24h；以20℃/h继续升温至850℃保温3h；然后以18℃/h升温至1200℃并保温20h。降温采用随炉冷却，待温度降低至300℃时出炉。
涂敷绝缘层并烘干后在850℃进行热拉伸平整退火。
结果
表3为实施例与比较例的磁性能比较，可以看出实施例与比较例相比，铁损明显降低，磁感明显升高，磁性能提高将近一个牌号。
表3：控制抑制剂析出法和常规方法磁性能比较
Figure BDA0002473030110000041
图1为实施例与比较例常化板中有效抑制剂(尺寸为20～50nm的AlN)的数量比较。经计算得出，实施例的单位面积析出物数量平均值48.87×105/mm2较比较例的单位面积析出物数量平均值31.65×105/mm2高出了35.24％。
图2为实施例与比较例的成品金相。比较可以看出，实施例成品金相呈现出高磁感取向硅钢的组织特征。
上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (1)

1.一种提高抑制剂析出量的高磁感取向硅钢的生产方法，其特征在于，高磁感取向硅钢质量百分比成分为C 0.05％-0.06％，Si 3.10％-3.30％，Mn 0.16％-0.20％，P 0.01％-0.02％；S 0.005％-0.007％，Als 0.025％-0.034％，N 0.004％-0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质；生产高磁感取向硅钢的工艺流程为冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、一次冷轧、脱碳退火、渗氮、涂MgO、高温退火、涂绝缘层及热拉伸平整；具体包括：
(1)连铸：铸坯厚度为200～250mm；
(2)热轧：铸坯加热至1100～1250℃，保温200～400min之后进行热轧；热轧板最终厚度1.8～2.5mm；
(3)常化：两段加热+缓冷+水冷，第一段加热温度为1050～1150℃，时间为40～60s，第二段加热温度为920～950℃，时间为120～250s，缓冷：以30～50℃/s的速度缓慢冷却至720～780℃，水冷：喷水冷却至100℃以下；
(4)冷轧：采用一次冷轧法，经五道次轧制，将钢板冷轧至成品所需厚度；
(5)脱碳退火：退火温度800～900℃，时间为5～10min，气氛为H2+N2混合气；
(6)渗氮及涂MgO：脱碳退火后进行渗氮和涂MgO；
(7)高温退火及热拉伸平整：在炉内进行高温退火，经拉伸平整和涂绝缘层工艺制成成品取向硅钢，最后检测成品磁性能。
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