專利名稱：一種冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于帶鋼軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法。
背景技術(shù)：
硅含量與硅鋼性能密切相關(guān)，隨硅含量提高，硅鋼硬脆嚴重，軋制成形困難。高硅鋼一般是指硅含量介于4.0 7. 的硅鋼。在冷加工中，高硅鋼的有序結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其固有脆性，易于斷裂和邊裂。目前，針對高硅鋼脆性主要有三種解決方案。第一是采用快速凝固直接制取薄帶，省略軋制過程(日本專利JP556922;3)。但該方法存在板厚控制精度低、薄帶表面質(zhì)量差、幅寬受到限制等缺點，不適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。第二是采用3. Owt. % Si左右的普通硅鋼，在含SiCl4的氣氛中加熱滲硅，再利用擴散退火消除板厚方向的濃度梯度(日本專利JP63^330)。但該方法需要高溫長時間加熱，制造成本高。第三即采用軋制方式制造高硅鋼，通過限定熱軋前板坯晶粒尺寸(JP62103321)、熱軋板組織形態(tài)(JP61166923)、 冷軋流程及軋制溫度(日本專利JP63227717A、JP63069915A)等途徑，有效改善了冷軋成形性。織構(gòu)是影響硅鋼磁性能的一個主要因素，有利的織構(gòu)特征是制造優(yōu)良性能高硅鋼產(chǎn)品的重要條件。對于無取向硅鋼，λ織構(gòu)(<001>//ND，ND為軋面法向)由于在軋面內(nèi)有兩個易磁化<001>方向，因而是無取向硅鋼的理想織構(gòu)。日本專利JP56003625公開了一種利用快速凝固方法獲得λ織構(gòu)高硅鋼薄帶的方法，但快速凝固法自身的缺陷使其不適于工業(yè)化生產(chǎn)。采用軋制法制備無取向高硅鋼薄帶的技術(shù)研究都集中在改善加工性上，基本未涉及織構(gòu)控制問題。熱軋板組織特征會顯著影響冷軋薄帶織構(gòu)與組織特征，進而決定了再結(jié)晶織構(gòu)的形成與演變。因此，熱軋板常化是可以對再結(jié)晶織構(gòu)發(fā)揮重要作用的工藝。日本專利JP3207815A提出對高硅鋼熱軋板進行退火以使之完全再結(jié)晶的工藝，目的是消除冷軋板表面缺陷，但未規(guī)定常化熱軋板的再結(jié)晶組織特征，也未分析其對成品再結(jié)晶織構(gòu)的影響。目前，尚沒有通過熱軋板?；に嚨脑O(shè)計來實現(xiàn)無取向高硅鋼薄帶織構(gòu)優(yōu)化的報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法。該方法是一種既可確保冷軋成形性又可優(yōu)化織構(gòu)的無取向高硅鋼薄帶的制造方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通過常化工藝設(shè)計實現(xiàn)無取向高硅鋼薄帶的冷軋成形和織構(gòu)優(yōu)化的方法。冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造工藝包括鑄造、熱粗軋或鍛造、熱精軋、常化、冷軋和成品退火等工序。(1)鑄造原料熔煉后在1400 1600°C下澆鑄成錠(鑄坯)。鑄錠(坯)在800 200°C范圍內(nèi)需以低于100°C /h的速度冷卻，以避免熱應(yīng)力開裂。(2)鍛造或熱粗軋將鑄錠(坯)加熱到1200 950°C進行鍛造(或熱粗軋)，總壓下率高于40%，以破碎鑄態(tài)粗大晶粒。(3)熱精軋在1100 650°C范圍內(nèi)連續(xù)熱軋至0. 7 4. 0mm，總壓下率高于40%。(4)?；嘶馃彳埌逶?00 1200°C下保溫30s 10h。?；逶俳Y(jié)晶分數(shù)大于70%，如完全再結(jié)晶則平均晶粒尺寸小于250 μ m。(5)冷軋在400°C至室溫區(qū)間軋至成品厚度，總壓下率30%以上。(6)成品退火冷軋板在750 1200°C下退火，退火氣氛為非氧化性氣氛。本發(fā)明制造方法適用的高硅鋼化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為Si 4. 0 7. lwt%,Mn 0. 05 1. OwtP 0. 005 0. lwt%,C < 0. 01wt%,S < 0. 01wt%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。成分限定的理由如下Si =Si質(zhì)量百分含量的范圍為4. 0 7. lwt%。Si是提高電阻率進而降低渦流損耗乃至總鐵損的有效元素，故以接近普通硅鋼最高硅含量的4. 0wt%作為下限；另一方面， 如硅含量超過7. lwt%，矯頑力提高、飽和磁感應(yīng)強度和最大磁導(dǎo)率降低，同時加工性顯著
T^ οMn =Mn質(zhì)量百分含量的范圍為0. 05 1. Owt%。Mn是提高熱軋性能的必要元素， 含量低于0. 05wt%改善效果不足，含量超過1. Owt %，影響冷加工性。P:P質(zhì)量百分含量的范圍為0.005 0. lwt%。P是提高沖片加工性的必要元素， 低于0. 005wt%達不到效果，超過0. 導(dǎo)致冷加工性惡化。C:C質(zhì)量百分含量的范圍為<0.01wt%。C是對磁性能有害的元素，超過0.01wt% C，需進行脫碳退火且脫碳時間過長，降低生產(chǎn)效率。S:S質(zhì)量百分含量的范圍為<0.01wt%。S是對磁性有害的MnS等非金屬相的形成元素，含量應(yīng)低于0. 01wt%。本發(fā)明中制備工藝說明如下熱軋板厚度一般冷軋薄帶越薄則對應(yīng)的熱軋板厚度越小。熱軋板厚度超過 4. 0mm，冷軋負擔(dān)大；熱軋板厚度低于0. 7mm，熱軋難度大且冷軋壓下率可調(diào)控的空間小。?；に嚦；嘶鸬臏囟扰c時間搭配，旨在使熱軋板發(fā)生再結(jié)晶，均勻熱軋板組織并控制其形態(tài)特征，進而優(yōu)化成品退火后的再結(jié)晶織構(gòu)。對于無取向高硅鋼，不利于磁性的Y織構(gòu)(<111>//ND)，主要在晶界區(qū)域形核；有利于磁性的λ織構(gòu)(<001>//ND)則依靠應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移(SIBM)機制形核。?；嘶鸷蟀宀脑俳Y(jié)晶體積分數(shù)不足70%，γ織構(gòu)優(yōu)先形核。常化退火后板材完全再結(jié)晶且晶粒尺寸大于250μπι，冷軋薄帶內(nèi)部不均勻變形程度高，λ晶粒長大空間受到限制；如常化溫度太高或時間太長，熱軋板氧化嚴重且晶粒尺寸過大，降低冷軋加工性。冷軋工藝選擇400°C作為冷軋上限溫度，一方面是可滿足成形性需要，另一方面亦可避免氧化和潤滑方面的問題。溫度隨冷軋過程的進行逐漸降低。成品退火工藝退火溫度與時間的搭配，旨在使冷軋薄帶發(fā)生完全再結(jié)晶，并且可使晶粒長大到最優(yōu)尺寸。本發(fā)明的無取向高硅鋼薄帶制造方法，是以普通硅鋼的制造流程與裝備為基礎(chǔ)， 僅通過對熱軋板實施?；嘶鸩⒖刂茻彳埌逶俳Y(jié)晶狀態(tài)，即可使λ織構(gòu)取代Y織構(gòu)成為最強織構(gòu)。利用現(xiàn)有生產(chǎn)線的無取向高硅鋼薄帶再結(jié)晶織構(gòu)優(yōu)化方法，具有廣闊的應(yīng)用前旦
O本發(fā)明制備的高硅鋼具有低鐵損、高磁導(dǎo)率、低噪音的極佳軟磁性能。其作為電力電子工業(yè)中廣泛應(yīng)用的軟磁合金，適用于制作發(fā)電機、電動機、變壓器及其它儀器的鐵芯， 能滿足電力電子設(shè)備的高效、節(jié)能以及小型化、高頻化的要求。


圖1.本發(fā)明中常化板組織狀態(tài)與0. 30mm厚高硅鋼薄帶成品磁感的關(guān)系；圖2.不同?；癄顟B(tài)的0.30mm厚高硅鋼薄帶成品的取向分布函數(shù)恒φ=45°截面圖。
具體實施例方式實施例1成分如表1所示的高硅鋼鑄坯，1200°C加熱粗軋至20mm。粗軋板在1100 780°C 范圍內(nèi)連續(xù)熱軋到3. 6mm。熱軋板經(jīng)1000°C保溫IOmin?；嘶鸷螅l(fā)生完全再結(jié)晶，平均晶粒尺寸為250 μ m。?；逅嵯春笤?00°C至室溫間連續(xù)軋到0. 20mm。冷軋薄帶最后進行 900°C保溫IOmin的成品退火。表1實驗鋼化學(xué)成分(重量百分比)
權(quán)利要求
1.一種冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)鑄造原料冶煉后在140(Tl60(rC下澆鑄成錠或鑄坯，在80(T20(TC范圍內(nèi)以低于100°C /h的速度冷卻；(2)熱粗軋或鍛造鑄錠(坯)在12(KT95(TC進行鍛造或熱粗軋，總壓下率高于 40%，制成板坯；(3)熱精軋在110(T65(TC范圍內(nèi)連續(xù)熱軋至厚度為0.7 4. Omm的熱軋板，總壓下率高于40% ；(4)?；嘶馃彳埌暹M行80(Γ1200 下保溫30S 10h的退火；(5)冷軋?；逶?00°C至室溫區(qū)間軋至成品厚度，總壓下率30%以上；(6)成品退火冷軋板在75(T120(TC下退火，退火氣氛為非氧化性氣氛。
2.如權(quán)利要求1所述的冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法，其特征在于所述的?；に嚌M足以下條件(1)常化板再結(jié)晶分數(shù)大于70%；(2)?；迦缤耆俳Y(jié)晶則平均晶粒尺寸小于250μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法，其特征在于高硅鋼化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為:Si 4. 0 7· lwt%、P :0. 005 0. lwt%、Mn :0. 05 1. 0wt%、C :<0· 01wt%、S <0. 01wt%，其余為！^及不可避免的雜質(zhì)；高硅鋼薄帶厚度為0. 02 0. 50mm。
全文摘要
一種冷軋無取向高硅鋼薄帶的制造方法，屬于帶鋼軋制技術(shù)領(lǐng)域。該方法制造工藝為原料冶煉澆鑄成錠或鑄坯，鍛造或熱粗軋成板坯，經(jīng)熱軋形成0.7~4.0mm的鋼板，對熱軋鋼板進行常化退火，再冷軋，最后進行成品退火。?；嘶鸬臏囟葹?00~1200℃，保溫時間為30s~10h，?；蟀宀闹腥绻赐耆俳Y(jié)晶，再結(jié)晶分數(shù)要大于70%；如果完全再結(jié)晶，平均晶粒尺寸要小于250μm。本發(fā)明在確保高硅鋼薄帶冷軋成形的基礎(chǔ)上，通過嚴格控制熱軋板常化退火工藝，使成品中有利織構(gòu)成為最強織構(gòu)，實現(xiàn)了再結(jié)晶織構(gòu)的優(yōu)化。
文檔編號B21B37/00GK102151695SQ20111002035
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者左良, 張芳, 柳金龍, 沙玉輝 申請人:東北大學(xué)