CN115747445B - 一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法 - Google Patents

一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法，属于取向硅钢技术领域，解决了现有技术制得的超薄冷轧取向硅钢磁感低、铁损高的缺陷。本发明超薄冷轧取向硅钢的制备方法在冷轧前对硅钢板进行网格应力刻痕处理。制得的超薄取向硅钢同时具有高磁感和低损耗。

Description

一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法
技术领域
本发明属于取向硅钢技术领域，具体涉及一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法。
背景技术
超薄取向硅钢带材有一次再结晶成品板，也有三次再结晶成品板，其中一次再结晶成品板由于晶粒尺寸比较小，所以铁损比较低，但是由于变形冷轧过程中存在{110}<001>～{111}<112>过渡带以及α线组织的存在，导致初次再结晶后Goss织构组分所占的比例减少，杂取向晶粒增多，因此其磁感偏低。而三次再结晶板中主要是锋锐的Goss织构组分，因此磁感B8比较高，但是三次再结晶后，晶粒尺寸偏大，部分晶粒尺寸达到厘米级别，导致铁损偏高。
发明内容
因此，本发明提供了一种超薄冷轧取向硅钢及其制备方法，制得的超薄取向硅钢同时具有高磁感和低损耗。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，在冷轧前对硅钢板进行网格应力刻痕处理。
进一步的，所述网格应力刻痕处理满足以下条件中的至少一项：
(1)网格应力刻痕处理产生的刻痕的沟槽宽度为0.02mm～0.1mm，沟槽深度为0.01mm～0.05mm；
(2)网格应力刻痕处理后，硅钢板上形成网格，网格面积为2.5cm2～100cm2，网格的一边与轧制方向成85°-95°，另一条边与轧制方向成±5°。
网格形状为四边形，示例性的，为正方形或长方形。
网格的一边与轧制方向成85°-95°，另一条边与轧制方向成±5°(近似平行)。
进一步的，所述冷轧道次为2～5道次，第一道次变形量≥60％，轧完第一道次后，再次对硅钢板进行网格应力刻痕处理；
冷轧后形成的钢带的厚度为0.05～0.1mm。
示例性的，第一道次变形量为60％～70％。
进一步的，冷轧后还包括退火、耐热机械刻痕处理和涂覆涂层。
进一步的，所述退火包括：在纯氢气环境下，炉温升至800～900℃，钢带以0.1m/min-1m/min的速度进入连续退火炉，炉长≥40米。
进一步的，所述退火过程中，施加平行于钢带方向的磁场，磁场大小为100000-500000A/m。
进一步的，所述耐热机械刻痕处理满足以下条件的至少一项：
(1)耐热机械刻痕处理的压力为400～600Mpa；
(2)耐热机械刻痕处理产生的刻痕的沟槽宽度为0.01-0.05mm，沟槽深度为0.002～0.005mm；
(3)相邻刻痕的间隔为10～20mm；
(4)所述耐热机械刻痕处理产生的刻痕方向与轧制方向成85°～95°。
进一步的，涂层厚度为0.1μm～2μm，涂层张应力控制在30kg-60kg；
所述涂层为无机材料涂层。
可选地，所述无机材料包括磷酸二氢铝、磷酸二氢镁、磷酸二氢锌和磷酸二氢钙中的至少一种。
进一步的，所述硅钢板满足以下条件中的至少一项：
(1)所述硅钢板为无底层硅钢板；
(2)所述硅钢板为HiB钢；
(3)所述硅钢板厚度为0.18-0.35mm。
本发明还提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法制得的超薄冷轧取向硅钢。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，在冷轧前对硅钢板进行网格应力刻痕处理。网格应力刻痕处理可形成应力区域和大量集中位错，阻碍现有的Goss织构晶粒取向在后续冷轧过程中发生转动，将其封锁住，使Goss织构能够在冷轧后大量保留，并让其不转动，从而使得最后退火形成的Goss晶粒完全沿轧制方向生长，Goss织构锋锐度增加。
2.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述网格应力刻痕处理产生的刻痕的沟槽宽度为0.02mm～0.1mm，沟槽深度为0.01mm～0.05mm。本发明通过限定刻痕的沟槽宽度和深度，可避免后续轧制变形重刻痕难以消除的情况，避免影响退火过程中Goss晶粒长大。
网格应力刻痕处理后，硅钢板上形成网格，网格面积为2.5cm2～100cm2。上述面积的网格可圈住10～100左右的晶粒，将每个网格中的晶粒控制在适当范围，从而有效抑制网格内晶粒的转动。优选为网格面积为50cm2。
3.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述冷轧道次为2～5道次，第一道次变形量≥60％，轧完第一道次后，再次对硅钢板进行网格应力刻痕处理。第一道次轧制后，刻痕部分会随着第一道次的大变形量消失，使之前的网格应力刻痕效果消失，为了巩固刻痕效果，在第一道次轧制完后重新对其进行网格应力刻痕处理，然后再进行后续轧制，助力最后形成锋锐的高比例的Goss晶粒织构。
4.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述退火包括：在纯氢气环境下，炉温升至800～900℃，钢带以0.1m/min-1m/min的速度进入连续退火炉，炉长≥40米。连续退火在本发明的温度和钢带速度内，可避免钢带保温时间过长导致晶粒长的过大，劣化磁性能，或钢带保温时间不够导致Goss晶粒来不及吞并其他晶粒形成锋锐的Goss织构。
5.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述退火过程中，施加平行于钢带运行方向的磁场(即纵向磁场)，磁场大小为100000-500000A/m。施加磁场一方面会在钢带轧制方向产生单轴各向异性，与钢带轧制方向平行的磁畴增多，磁畴壁移动可有效降低超薄硅钢带材矫顽力，提高静态磁导率，降低整体损耗；另一方面由于钢带厚度为0.05mm～0.10mm，与Goss晶粒尺寸接近，会促进沿轧制方向的有利于磁性能提升的Goss晶粒形核和异常长大，使Goss取向晶粒的比例高达99％以上，提升超薄硅钢饱和磁感，降低损耗。施加磁场可降低Goss晶粒长大所需的能量，使Goss晶粒更易形核长大，磁场大小必须大于100000A/m，小于100000A/m时不能使Goss晶粒定向生长。
6.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述耐热机械刻痕处理的压力为400～600MPa，产生的刻痕的沟槽宽度为0.01-0.05mm，沟槽深度为0.002～0.005mm，相邻刻痕的间隔为10～20mm；所述耐热机械刻痕处理产生的刻痕方向与轧制方向成85～95°。
机械刻痕会在沟槽附近产生{111}<112>非Goss取向晶粒，与Goss晶粒形成的晶界上会形成长度100-500微米的可逆磁畴，使磁畴细化，铁损大幅降低，且可耐700℃的高温退火，即在700℃下退火，刻痕效果不消失。
7.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述涂层为无机材料涂层，涂层厚度为0.1μm～2μm，涂层张应力控制在50kg-100kg。
涂覆涂层可进一步降低带材损耗，损耗有随着张应力增加降低的趋势，涂层张应力控制在50kg-100kg，可避免张应力过大使带材内部产生应力集中导致的损耗增加。
8.本发明提供的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，所述硅钢板为无底层硅钢板；可选地，所述硅钢板为HiB钢，所述硅钢板厚度为0.18-0.35mm。
无底层硅钢板可直接进行轧制，HiB钢中含有大量的Goss织构，结合本发明方法，可最大程度的将0.18-0.35mm厚度的无底层HiB成品硅钢母材的Goss织构保留下来，来确保超薄硅钢的性能。
本发明制得的超薄冷轧取向硅钢片的厚度为0.05mm～0.10mm，
B8＝1.80T～1.95T，P1.5/400＝5W/kg～10W/kg。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：
1)网格应力刻痕处理：对0.18mm厚度的无底层HiB成品硅钢板材进行网格应力刻痕处理，刻痕的沟槽宽度为0.02mm，沟槽深度为0.01mm。
网格面积为64cm2，网格一条边与钢带轧制方向成85°，相邻另一条边与轧制方向成-5°。
2)冷轧：冷轧道次为2道次，第一道次变形量为70％，轧完第一道次后进行网格应力刻痕处理，网格应力刻痕处理参数与1)中的相同；然后再进行第二道次轧制，制得厚度0.10mm的钢带。
3)退火：在纯氢气环境下，炉温升至800℃，钢带以0.1m/min的速度进入连续退火炉，炉长50米。高温退火过程中，在连续退火炉内施加平行于钢带方向的纵向磁场，磁场大小为100000A/m。
4)耐热机械刻痕处理：刻痕压力为500MPa，刻痕的沟槽宽度为0.01mm，沟槽深度为0.002mm，沟槽间隔为10mm。刻痕方向与钢带轧制方向成90°。
5)涂覆涂层：覆的涂层为磷酸二氢铝涂层，涂层厚度为0.1μm，涂层张应力控制在50kg。
本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的损耗P1.5/400＝5W/kg，磁通密度B8＝1.85T。
实施例2
本实施例提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：
1)网格应力刻痕处理：对0.35mm厚度的无底层HiB成品硅钢板材进行网格应力刻痕处理，刻痕的沟槽宽度为0.1mm，沟槽深度为0.05mm。
网格面积为100cm2，网格一条边与钢带轧制方向成90°，另一条边与轧制方向平行。
2)冷轧：冷轧道次为5道次，第一道次变形量为60％，轧完第一道次后进行网格应力刻痕处理，参数与1)中的相同；然后再进行后续轧制，制得厚度0.05mm的钢带。
3)退火：在纯氢气环境下，炉温升至900℃，钢带以1m/min的速度进入连续退火炉，炉长40米。高温退火过程中，在连续退火炉内施加平行于钢带方向的纵向磁场，磁场大小为500000A/m。
4)耐热机械刻痕处理：刻痕压力为500MPa，刻痕的沟槽宽度为0.05mm，沟槽深度为0.002mm，沟槽间隔为20mm。刻痕方向与钢带轧制方向成90°。
5)涂覆涂层：覆的涂层为磷酸二氢镁涂层，涂层厚度为2μm，涂层张应力控制在100kg。
本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的损耗P1.5/400＝10W/kg，磁通密度B8＝1.95T。
实施例3
本实施例提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：
1)网格应力刻痕处理：对0.25mm厚度的无底层HiB成品硅钢板材进行网格应力刻痕处理，刻痕的沟槽宽度为0.05mm，沟槽深度为0.03mm。
网格面积为25cm2，网格一条边与钢带轧制方向成95°，相邻另一条边与轧制方向成5°
2)冷轧：冷轧道次为4道次，第一道次变形量为60％，轧完第一道次后进行网格应力刻痕处理，参数与1)中的相同；然后再进行后续道次的轧制，制得厚度0.08mm的钢带。
3)退火：在纯氢气环境下，炉温升至850℃，钢带以0.5m/min的速度进入连续退火炉，炉长45米。高温退火过程中，在连续退火炉内施加平行于钢带方向的纵向磁场，磁场大小为300000A/m。
4)耐热机械刻痕处理：刻痕压力为600MPa，刻痕的沟槽宽度为0.03mm，沟槽深度为0.005mm，沟槽间隔为15mm。刻痕方向与钢带轧制方向成95°。
5)涂覆涂层：覆的涂层为磷酸二氢锌涂层，涂层厚度为1μm，涂层张应力控制在80kg。
本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的损耗P1.5/400＝9W/kg，磁通密度B8＝1.90T。
实施例4
本实施例提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：
1)网格应力刻痕处理：对0.25mm厚度的无底层HiB成品硅钢板材进行网格应力刻痕处理，刻痕的沟槽宽度为0.05mm，沟槽深度为0.02mm。
网格面积为50cm2，网格一条边与钢带轧制方向成90°，相邻另一条边与轧制方向平行。
2)冷轧：冷轧道次为3道次，第一道次变形量为60％，轧完第一道次后进行网格应力刻痕处理，网格应力刻痕处理参数与1)中的相同；然后再进行第二道次轧制，制得厚度0.10mm的钢带。
3)退火：在纯氢气环境下，炉温升至850℃，钢带以0.5m/min的速度进入连续退火炉，炉长40米。高温退火过程中，在连续退火炉内施加平行于钢带方向的纵向磁场，磁场大小为300000A/m。
4)耐热机械刻痕处理：刻痕压力为500MPa，刻痕的沟槽宽度为0.03mm，沟槽深度为0.004mm，沟槽间隔为15mm。刻痕方向与钢带轧制方向成90°。
5)涂覆涂层：覆的涂层为磷酸二氢铝涂层，涂层厚度为1μm，涂层张应力控制在50kg。
本实施例的网格面积为50cm2，此时，Goss晶粒被锁住的数量最优，最不易发生转动。本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的损耗P1.5/400＝5W/kg，磁通密度B8＝1.95T。
实施例5
本实施例提供了一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：
1)网格应力刻痕处理：对0.18mm厚度的无底层HiB成品硅钢板材进行网格应力刻痕处理，刻痕的沟槽宽度为0.02mm，沟槽深度为0.01mm。
网格面积为64cm2，网格一条边与钢带轧制方向成85°，相邻另一条边与轧制方向成-5°。
2)冷轧：冷轧道次为2道次，第一道次变形量为70％，轧完第一道次后进行第二道次轧制，制得厚度0.10mm的钢带。
3)退火：在纯氢气环境下，炉温升至800℃，钢带以0.1m/min的速度进入连续退火炉，炉长50米。高温退火过程中，在连续退火炉内施加平行于钢带方向的纵向磁场，磁场大小为100000A/m。
4)耐热机械刻痕处理：刻痕压力为500MPa，刻痕的沟槽宽度为0.01mm，沟槽深度为0.002mm，沟槽间隔为10mm。刻痕方向与钢带轧制方向成90°。
5)涂覆涂层：覆的涂层为磷酸二氢铝涂层，涂层厚度为0.1μm，涂层张应力控制在50kg。
本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的损耗P1.5/400＝8W/kg，磁通密度B8＝1.80T。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，本对比例中未进行冷轧网格应力刻痕处理。
本实施例制得的超薄冷轧取向硅钢的磁性能为P1.5/400Hz＝20W/kg，磁通密度B8＝1.70T。
综上可知，采用本发明方法制得的超薄冷轧取向硅钢同时具有高磁感和低损耗。B8＝1.80T～1.95T，P1.5/400＝5W/kg～10W/kg。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种超薄冷轧取向硅钢的制备方法，其特征在于，在冷轧前对硅钢板进行网格应力刻痕处理，冷轧后还包括退火、耐热机械刻痕处理和涂覆涂层；
所述硅钢板为无底层硅钢板；所述硅钢板为HiB钢；所述硅钢板厚度为0.18-0.35mm；
网格应力刻痕处理产生的刻痕的沟槽宽度为0.02mm～0.1mm，沟槽深度为0.01mm～0.05mm；
网格应力刻痕处理后，硅钢板上形成四边形网格，网格面积为50cm2～100cm2，网格的一边与轧制方向成85°-95°，另一条边与轧制方向成±5°；
所述冷轧道次为2～5道次，第一道次变形量≥60％，轧完第一道次后，再次对硅钢板进行网格应力刻痕处理；
冷轧后形成的钢带的厚度为0.05～0.1mm；所述退火包括：在纯氢气环境下，炉温升至800～900℃，钢带以0.1m/min-1m/min的速度进入连续退火炉，炉长≥40米；
所述退火过程中，施加平行于钢带方向的磁场，磁场大小为100000-500000A/m；
涂层厚度为0.1μm～2μm，涂层张应力控制在50kg-100kg；
所述涂层为无机材料涂层；
制得的超薄冷轧取向硅钢片B8＝1.80T～1.95T，P1.5/400＝5W/kg～10W/kg。
2.根据权利要求1所述的超薄冷轧取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述耐热机械刻痕处理满足以下条件的至少一项：
(1)耐热机械刻痕处理的压力为400～600Mpa；
(2)耐热机械刻痕处理产生的刻痕的沟槽宽度为0.01-0.05mm，沟槽深度为0.002～0.005mm；
(3)相邻刻痕的间隔为10～20mm；
(4)所述耐热机械刻痕处理产生的刻痕方向与轧制方向成85°～95°。
3.根据权利要求1-2任一项所述的超薄冷轧取向硅钢的制备方法制得的超薄冷轧取向硅钢。
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