一種高磁感取向硅鋼及生產方法

一種高磁感取向硅鋼及生產方法
【專利摘要】一種高磁感取向硅鋼，其組分及wt%為：C：0.055%～0.095%、Si：2.95%～3.25%、Mn：0.050%～0.090%、P：≤0.01%、S：0.010～0.025%、N：0.006%～0.010%、Cr：0.05%～0.5%、Als：0.020%～0.030%、Bi：0.002%～0.1%，Se：0.01%～0.06%、Sb：0.01%～0.06%；生產步驟：將鑄坯加熱；熱軋；常化處理；采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規軋制至成品厚度；脫碳退火；涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑；采用二次保溫的高溫退火：退火溫度在800～1100℃時保溫5～20個小時；溫度在1170～1220℃時保溫5～25個小時，并在全氫氣氛下進行；拉伸及平整退火；在鋼板表面涂布絕緣層。本發明通過單獨添加或復合添加Sb、Se及Bi晶界偏聚元素，提高了取向硅鋼的磁感應強度B800不低于1.95T，且磁性穩定。
【專利說明】一種高磁感取向硅鋼及生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種取向硅鋼及其生產方法，具體地屬于一種高磁感取向硅鋼及生產方法。
【背景技術】
[0002]取向硅鋼是廣泛用于制作變壓器的鐵心材料，鐵心作為變壓器的主要組成部分之一，其性能的好壞將直接影響到變壓器能否經濟可靠地運行。磁感應強度高、鐵損低是取向硅鋼最重要的特性。磁感應強度代表材料的磁化能力，鋼板的磁感應強度越高，鐵芯的激磁電流(即空載電流)越低，銅損和鐵損都降低，可節省電能。同時高磁感取向硅鋼片磁致伸縮低，可以大大降低變壓器的噪音，減少環境污染。
[0003]為了進一步提高取向硅鋼磁感應強度，目前國內外有關高磁感取向硅鋼的研究眾多，已有很多這方面的發明專利。[0004]經檢索:日本專利特開2000-144249專利文獻所公開的一種“皮膜及磁性優良的取向硅鋼生產方法”，其煉鋼時添加了 Se、Sb、Ni，熱軋加熱溫度為1430°C，并采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法，脫碳退火時，控制750°C前及到達均熱溫度前的升溫速度，及室溫~750°C的升溫速度:5~50°C /s，750°C~840°C的升溫速度:0.2~50°C /s，控制分壓比0.2 O~0.60之間，高溫退火時以25°C /h的速度升溫到1150°C，1200°C保溫5小時，可得到皮膜及磁性優良的取向硅鋼0.30mm, B800:1.955，PL7/50:0.93w/kg。其特點雖在板寬方向及長度方向均無缺陷，附著性均勻，硅酸鎂皮膜優良，且磁性優良，但此方法中熱軋加熱溫度太高，而且由于要控制脫碳退火過程中的升溫速度，勢必對生產效率有所影響。
[0005]日本專利特開2001-47194專利文獻，其公開了一種“鐵損極低的高磁感取向電工鋼板的生產方法”。該文獻為復合添加B1、Cr，生產含B1:0.005%~0.05%的皮膜優良的高磁感取向電工鋼方法，控制連鑄時中包內的溶鋼溫度與液相線溫度差AT在10°C以上以使Bi均勻分散，穩定得到良好位向的二次再結晶。由于Bi抑制氧化反應，改變了脫碳退火板所形成的SiO2膜，添加Cr來消除Bi的氧化抑制效果。板坯在感應爐中1400°C溫度下加熱后熱軋到2.6mm，在1150°C溫度下常化，采用25°C /s急冷方式，酸洗、200°C時效軋制到0.35mm，高溫退火時氮氣保護氣氛中以30°C/s速度升溫到850°C，850°C開始到1050 °C，在25%N2+75H2保護氣氛中以12.50C /s速度升溫，再以25°C /h的速度升溫到1200°C，1200°C保溫8小時，B800:1.98T，PL7/50:1.04w/kgo在添加Bi的同時不使皮膜惡化，最大限度改善磁性，穩定生產鐵損及磁感極優的取向電工鋼的生產方法。此方法中需控制高溫退火中從室溫升溫到850°C時的升溫速度為30°C /s，勢必對生產效率有所影響。
[0006]日本專利號為JP2003293103的文獻，對添加Bi的板坯在加熱爐內加熱至1230°C，保溫60分鐘后，在感應爐中加熱到1400°C，保溫30分鐘后進行熱軋至2.5mm厚。900°C常化，進行一次冷軋，經1000°C中間退火，冷軋至0.23mm厚度；在850°C溫度下，分壓比為0.50進行脫碳退火，脫碳退火后涂布含5%MgCl2的以MgO為主的退火隔離劑；高溫退火時800°C~1000°C范圍內滯留20小時，其升溫速度一定，在1.5°C / h以上。采用此方法生產的取向硅鋼磁感為B8tltlL 96T以上，但1.50C / h的升溫速度對生產效率有所影響。
[0007]國內也有不少專豕進彳丁了有關聞磁感低鐵損的研究，通過提聞娃含量來制造聞磁感低鐵損取向硅鋼。中國專利申請號:200610019092的專利文獻，其特點是含4 %Si的基礎上，通過調整鋼中的Mn、Al、N和C含量，以Mns和AlN為強抑制劑，控制熱軋板坯加熱溫度、終軋溫度和卷取溫度以及熱軋后退火處理和冷軋工藝，保證4 %Si的硅鋼在60~100°C下冷軋成0.30~0.35 mm厚，經高溫退火后，可獲得優異的磁性能，B [1(|]= 18600~19400高斯，W [15/50] = 0.67~0.90 ff/kg>ff [17/50] = 0.90~1.25 ff/kg的低鐵損高磁感冷軋取向硅鋼及其制造方法。此方法中Si含量過高，存在冷軋硬化的現象，工業化生產困難，且磁感B.未達到1.95T以上。
[0008]中國申請號為:88101506的專利文獻，公開了一種高磁性冷軋取向硅鋼的成分和生產工藝:化學成分(wt%) S1: 3.0 ~3.5、Als:0.010 ~0.04、Ν2:0.0050 ~0.010，以 Α1Ν、Mn、Mo、Cu和Sn作初次再結晶抑制劑的熱軋帶鋼，在冷軋前用慢冷的常化制度及在ΡΗ20/ΡΗ2為0.17~1.23的氣氛下連續退火生產厚度為0.25~0.30mm、磁感高于1.95T、鐵損小于1.00w/kg。
[0009]以往的發明中通過添加或調整鋼中的成分，或者在后工序通過減薄板厚等措施來生產高磁感低鐵損的取向硅鋼，容易存在二次再結晶不穩定或由于成分的添加引起鋼帶表面質量等問題；通過控制脫碳退火或高溫退火過程中的升溫速度也會引起大生產適用性的問題。

【發明內容】

[0010]本發明針對現有技術的不足，提供一種磁感應強度B.不低于1.97T，且磁性穩定的高磁感取向硅鋼及其生產方法。
[0011 ] 實現上述目的的措施:
一種高磁感取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為:c:0.055%~0.095%、S1:2.95%~
3.25%、Mn:0.050% ~0.090%、P: ^ 0.01%、S:0.010 ~0.025%、N:0.006% ~0.010%、Cr:
0.05% ~0.5%,Als:0.020% ~0.030%、B1:0.002% ~0.1%，Se:0.01% ~0.06%,Sb:0.01% ~
0.06%，其余為Fe及不可避免的雜質；磁感應強度B.不低于1.95T。
[0012]生產一種高磁感取向硅鋼的方法，其步驟:
1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C；
2)進行熱軋:控制粗軋結束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍；
3)進行常化處理，控制常化溫度在900~1200°C，常化時間I~3分鐘；
4)經酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ；
5)進行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ；
6)按照常規涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進行干燥退火；
7)采用二次保溫的高溫退火:
退火溫度在800~1100°C時，保溫5~20個小時，并在50~100%的氮氣+50~0%的氫氣氣氛下進行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時，控制升溫速度在8~50°C /小時；
當退火溫度在1170~1220°C時，在此溫度下保溫5~25個小時，并在全氫氣氛下進
行；
8)進行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過800°C；
9)在鋼板表面涂布絕緣層。
[0013]本發明中各元素對高磁感取向硅鋼性能的影響
碳(C):間隙式固溶元素使熱軋時Y-相數量增多；熱軋板中析出細小彌散Fe3C，可阻礙初次晶粒長大；改善熱、冷加工性，防止熱軋板產生橫裂；< 0.03%，特別是< 0.02%，二次再結晶不完善，線晶；過高，脫碳困難，使MnS固溶溫度提高，即鑄坯加熱溫度提高
硅(Si):提高電阻率，降低鐵損，促進二次再結晶，硅含量控制在3.15~3.4%，并適當增加碳含量來降低鐵損，硅含量過高，冷軋加工困難
錳(Mn):使初次晶粒細小均勻，促進二次再結晶，提高B8值，錳與硫量的乘積即[Mn%XS%]= (11~17) X I(T4 ;Mn在脫碳退火后形成MnO可作為MgO與Si02的反應觸媒，改善玻璃膜質量
憐(P):使初次晶粒細小均勻，促進二次再結晶，提聞B8值
硫(S):置換式固溶元素，MnS是取向硅鋼重要抑制劑，[Mn%XS%]= (11~17) X 1θΛ促進次再結晶。乘積過聞，鑄還中MnS過于粗大,加熱溫度提聞，晶粒粗化，熱乳加工性和磁性降低。Mn高阻礙高溫凈化時脫硫，硫過高也使脫硫困難。
[0014]硒(Se):硒與猛形成MnS, MnS析出質點與鋪沿晶界偏聚共同作用，抑制初次晶粒長大。
[0015]酸溶鋁(Als):與N形成Α1Ν，AlN是高磁感取向硅鋼的重要抑制劑，促進二次再結晶。
[0016]氮(N):間隙式固溶元素，與Als形成Aln，AlN是高磁感取向硅鋼的重要抑制劑，
促進二次再結晶。
[0017]錫(Sn):在熱軋卷取和熱軋板常化后沿晶界偏聚，加強抑制力；在進行冷軋時效軋制時有效的固溶碳和氮量增多，使脫碳退火后初次晶粒更細小均勻，二次晶核數量增多，減小二次晶粒尺寸。
[0018]銻(Sb)、鉍(Bi):再結晶時Bi在結晶晶粒邊界析出阻礙初次晶粒長大，使二次再結晶溫度上升，提高磁感應強度，Sb也有同樣效果，從融點沸點來看，Bi最合適，其沸點低在高溫時產生金屬蒸汽，也具有防止氧化及氮化的效果，高溫退火時通過氣化可以去除。但Bi防礙玻璃膜生成，不能單獨使用，當含量大于0.05%時在煉鋼時添加困難。
[0019]鉻(Cr):鉻提高電阻率，改善力學性能，鉻本身不偏聚，脫碳退火時促進鋼板氧化，可以防止Bi添加鋼的玻璃膜惡化及在高溫退火時脫落，添加范圍0.05%~0.5%，大于0.5%時使磁性惡化。
[0020](2)生產工藝對高磁感取向硅鋼性能的影響
I)熱軋加熱溫度對磁性的影響
高磁感取向硅鋼以MnS、AlN為主要抑制劑，必須經過高溫加熱使鑄坯中> I μ m的粗大MnS固溶，在熱軋過程中再以50nm的細小彌散狀MnS析出，在平衡狀態下MnS固溶溫度約為1320°C，故規定熱軋加熱溫度在1320~1400°C范圍。
[0021]2)常化溫度對磁性的影響
AlN為高磁感取向硅鋼主要抑制劑之一，熱軋板必須在氮氣下經過高溫常化，目的是為析出大量細小A1N，同時使熱軋板組織更均勻和再結晶晶粒更多。
[0022]3)脫碳退火工藝對磁性的影響
脫碳退火目的是完成初次再結晶、使基體中有足夠數量的(110) [001]初次晶粒(二次晶核)以及有利于它們長大的初次再結晶織構和組織；將鋼中的碳脫到0.003%以下，保證以后高溫退火時處于單一的α相，發展完善的二次再結晶組織和去除鋼中的硫和氮，并消除產品的磁時效；在鋼帶表面形成致密均勻的Si02薄膜。
[0023]4)高溫退火工藝對磁性的影響
本發明核心內容之一的高溫退火，采用兩次保溫的高溫退火工藝，其目的是:
①升溫到850~1050°C通過二次再結晶形成單一(110)[001]織構，在升溫過程中，當退火溫度在800~1100°C時，保溫5~20個小時，加強抑制初次晶粒長大的能力；
②1000~1100°C形成Mg2SiO4(硅酸鎂或鎂橄欖石)玻璃膜底層；
③1200°C附近保溫進行凈化退火，去除鋼中硫和氮，同時二次晶粒吞并分散的殘余初次晶粒，二次晶粒組織更完整，晶界更平直。
[0024]本發明與現有技術相比，通過單獨添加或復合添加Sb、Se及Bi晶界偏聚元素，提高了取向硅鋼的磁感應強度B.不低于1.95T，且磁性穩定。 【具體實施方式】
[0025]下面對本發明予以詳細描述:
表1為本發明各實施例及對比例的組分取值列表；
表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數及性能檢測列表。
[0026]本發明各實施例按照以下步驟生產:
1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C；
2)進行熱軋:控制粗軋結束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍；
3)進行常化處理，控制常化溫度在900~1200°C，常化時間I~3分鐘；
4)經酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ；
5)進行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ；
6)按照常規涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進行干燥退火；
7)采用二次保溫的高溫退火:
退火溫度在800~1100°C時，保溫5~20個小時，并在50~100%的氮氣+50~0%的氫氣氣氛下進行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時，控制升溫速度在8~50°C /小時；
當退火溫度在1170~1220°C時，在此溫度下保溫5~25個小時，并在全氫氣氛下進
行；8)進行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過800°C；
9)在鋼板表面涂布絕緣層。
[0027]說明:各實施例的成分與其工藝并非對應關系，只是舉例而已。
[0028]表1 本發明各實施例及對比例的組分取值列表(wt%)
【權利要求】
1.一種高磁感取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.055%~0.095%、Si:2.95% ~3.25%、Mn:0.050% ~0.090%,P:≤ 0.01%,S:0.010 ~0.025%,N:0.006% ~0.010%、Cr:0.05% ~0.5%、Als:0.020% ~0.030%、Bi:0.002% ~0.1%，Se:0.01% ~0.06%、Sb:0.01%~0.06%，其余為Fe及不可避免的雜質；磁感應強度B.不低于1.95T。
2.生產如權利要求1所述的一種高磁感取向硅鋼的方法，其步驟: 1)將鑄坯加熱到1320。。~14000C； 2)進行熱軋:控制粗軋結束溫度不低于120(TC，控制精軋開軋溫度不低于KKKTC，熱軋板厚度控制為成品厚度的8~14倍； 3)進行常化處理，控制常化溫度在900~1200°C，常化時間I~3分鐘； 4)經酸洗后采用一次冷軋法或含中間退火的二次冷軋法常規軋制至成品厚度，并控制總壓下率在80~95% ； 5)進行脫碳退火，退火溫度控制在800~90(TC，并在此溫度下保溫60~300秒，控制退火分壓比在0.2~0.6 ； 6)按照常規涂布以氧化鎂為主要成分的隔離劑，并進行干燥退火； 7)采用二次保溫的高溫退火: 退火溫度在800~1100°C時，保溫5~20個小時，并在50~100%的氮氣+50~0%的氫氣氣氛下進行，其中，退火溫度在自850°C升溫至1050°C時，控制升溫速度在8~50°C /小時； 當退火溫度在1170~1220°C時，在此溫度下保溫5~25個小時，并在全氫氣氛下進行； 8)進行拉伸及平整退火，控制其退火溫度不超過800°C； 9)在鋼板表面涂布絕緣層。
【文檔編號】C22C38/34GK103695791SQ201310666117
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】葉影萍, 方澤民, 郭小龍, 駱忠漢, 胡守天, 毛炯輝, 孫亮, 楊皓, 李大明, 高洋 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司