專利名稱：：一種取向電工鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及冷軋取向電工鋼板制造工藝，特別屬于以固溶溫度低于1200x:的板坯低溫加熱技術(shù)，以及連續(xù)式二次再結(jié)晶退火技術(shù)實現(xiàn)的取向電工鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)取向電工鋼的基本化學(xué)成分為C0.010.10%，Si2.54.5%，MnO.030.1%，SO.0120.050%，AlsO.010.05°/。，NO.0030.012%，有的成分體系還含有Cu、Mo、Sb、Cr、B、Bi等元素中的一種或多種，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素；現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)取向電工鋼一般采用板坯高溫加熱的方法，具體步驟如下用轉(zhuǎn)爐(或電爐)煉鋼，進(jìn)行二次精煉及合金化，連鑄成板坯，板坯在專用高溫加熱爐內(nèi)加熱到1400。C左右的溫度，并進(jìn)行30分鐘以上的保溫，使有利夾雜物充分固溶，以便在隨后的熱軋過程中在電工鋼基體內(nèi)析出細(xì)小、彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)，即抑制劑；熱軋板?；?或不?；?后，進(jìn)行酸洗，除去表面氧化鐵皮；用一次冷軋或包括中間退火的兩次以上冷軋法軋到成品厚度，進(jìn)行脫碳退火和涂布以MgO為主要成分的退火隔離劑，把鋼板中的C脫到不影響成品磁性的程度(一般應(yīng)在30ppm以下)；高溫退火過程中，鋼板發(fā)生二次再結(jié)晶、Mg2Si04底層形成及凈化(除去鋼中的S、N等對磁性有害的元素)等物理化學(xué)變化，獲得取向度高、鐵損低的取向電工鋼；最后，經(jīng)過涂布絕緣涂層和拉伸退火，得到商業(yè)應(yīng)用形態(tài)的取向電工鋼產(chǎn)品。該方法具有以下缺點(diǎn)(1)抑制劑從煉鋼開始就形成，并在其后的各工序都發(fā)揮作用，必須對它進(jìn)行控制與調(diào)整；(2)板坯內(nèi)的柱狀晶發(fā)達(dá)，晶界氧化，導(dǎo)致邊裂嚴(yán)重，后工序生產(chǎn)性差；(3)必須使用專用的高溫加熱爐對板坯高溫加熱，加熱溫度高達(dá)1400°C，為傳統(tǒng)加熱爐的溫度極限，軋線溫降的控制也達(dá)到了現(xiàn)有熱軋技術(shù)的極限。同時，由于高溫加熱，板坯表面融渣嚴(yán)重，對加熱爐必須頻繁修補(bǔ)，導(dǎo)致爐子的作業(yè)率低下，維護(hù)費(fèi)用高；(4)板坯的厚度一般為200250mm，為了加熱均勻，必須長時間加熱，所以能耗較高，進(jìn)而導(dǎo)致熱軋巻的邊裂大，致使冷軋工序生產(chǎn)困難，成材率低，成本高。(5)必須進(jìn)行長時間(約150小時)的高溫罩式退火，退火時材料成巻狀，鋼巻內(nèi)外受熱不均勻，且鋼巻長時間加熱產(chǎn)生嚴(yán)重的蠕變，形成所謂的"大象腳"，進(jìn)而導(dǎo)致鋼巻表面質(zhì)量及板形差，性能不均勻等缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的成材率。由于傳統(tǒng)的高溫板坯加熱工藝存在固有的缺陷，為了改進(jìn)工藝，在生產(chǎn)實踐和研究工作中，人們逐漸探索出一些改進(jìn)傳統(tǒng)工藝的新生產(chǎn)方法，現(xiàn)簡述如下(1)中溫取向電工鋼生產(chǎn)方法俄羅斯的新利佩茨克冶金廠、VIZ等廠采用中溫取向電工鋼生產(chǎn)技術(shù)，板坯加熱溫度12501300°C，化學(xué)成分中含較高的Cu(0.40.7%)，以A1N和Cu為抑制劑。該方法的抑制劑與高溫法類似，也是一種先天性的抑制劑。但可以完全避免高溫加熱帶來的邊裂問題，缺點(diǎn)是只能生產(chǎn)一般取向電工鋼，不能生產(chǎn)高磁感取向電工鋼；產(chǎn)品的板形和底層質(zhì)量也較差。(2)不含抑制劑成分的制造方法使材料高度純化，將Se、S、N、0的含量分別減少至30卯m，從而排除了Se、S、N、O等偏析帶來的影響，使高能晶界與其他晶界在移動速度方面差別明顯化，且晶界移動速度隨材料高度純化而加大。下面對以上提到的兩種方法進(jìn)行詳細(xì)比較。中溫取向電工鋼生產(chǎn)方法采用以A1N為主、Cu的化合物為輔的抑制工藝方案，板坯加熱溫度為1250130(TC，采用兩次冷軋，一次冷軋后脫碳退火，二次冷軋后涂MgO、進(jìn)行高溫退火，涂絕緣涂層。與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝有如下特點(diǎn)(a)在成分上采用較高的Cu(約0.5%),容易形成y相，有助于降低A1N的固溶溫度；另外，Cu形成平衡態(tài)固溶溫度為12001250"C的CuxS(MnS為13151320°C)使板坯加熱溫度降低，約12501300°C。同時采用與之相應(yīng)的低的板坯進(jìn)精軋機(jī)溫度(〈105(TC)，以取得細(xì)小、彌散的A1N和Cu化物，熱軋板不進(jìn)行常化處理。對于低S的成分(<0.01%，新利佩茨克)，形成含Cu的彌散相(Cu2Si和CuMnO丄起輔助抑制劑的作用。(b)仍然采用二次冷軋法工藝，在中間厚度脫碳退火，而在第二次冷軋不經(jīng)再結(jié)晶退火、直接進(jìn)行涂MgO的高溫退火。這種工藝是對Armco工藝的簡化，有利于降低成本。(c)采用較厚板坯(250mm)，板坯增厚，減少了燒損，提高熱軋加熱爐生產(chǎn)率。對于上述第二種方法，在專利CN02131893和專利CN99125153.9中分別進(jìn)行了詳細(xì)介紹。專利CN02131893發(fā)現(xiàn)，使用不含抑制劑成分的原材料制造取向電工鋼的情況下，通過在殘留0.0050.025%C的狀態(tài)下實現(xiàn)最終退火(二次再結(jié)晶退火)，提高磁感強(qiáng)度。脫碳退火后，在非氧化性或低氧化性氣氛中進(jìn)行高溫連續(xù)退火或高溫箱式退火，可大幅提髙磁性；另外，在上述二次再結(jié)晶退火過程中，通過向后半的高溫區(qū)域中導(dǎo)入氫氣，可同時實現(xiàn)脫碳退火。專利CN99125153.9提供了一種不使用抑制劑和表面能的作用，而使原材料高度純化，特別是將Se、S、N、0的含量分別減少至30ppm，按照特定條件使再結(jié)晶后高斯織構(gòu)高度發(fā)達(dá)的取向電工鋼制造方法。存在于鋼板中的Al、Se等元素容易在晶界，特別是結(jié)構(gòu)雜亂的高能量晶界偏析。對于(Al，Si)N、(Mn,Cu)xS等不能細(xì)小彌散析出的情況，Se、S、N的偏析效果比由析出物引起的取向選擇機(jī)構(gòu)產(chǎn)生更大的影響，結(jié)果可認(rèn)為高能晶界與其他晶界在移動速度方面沒有什么差別。如果使原材料高度純化，從而排除了Se、S、N、O等的影響，使高能晶界與其他晶界在移動速度方面差別明顯化，且晶界移動速度隨材料高度純化而加大，因此可認(rèn)為即使在無抑制劑成分的高純度成分體系中，也可以在再結(jié)晶結(jié)束的晶粒成長過程中使高斯晶粒優(yōu)先成長。為便于比較，上述取向鋼技術(shù)的化學(xué)成分范圍列于下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過提供一種取向電工鋼及其制造方法，解決高溫板坯加熱技術(shù)的固有缺陷，在取向電工鋼的制造工藝方面實現(xiàn)固溶溫度低于1200。C的板坯低溫加熱技術(shù)和連續(xù)式二次再結(jié)晶退火技術(shù)，從而降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為提供一種取向電工鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C0.010.04，Si1.01.8，Mn0.150.20，S《0.005:P《0.02，A1《0.006，N《0.006，Cu0.81.2，Ti《0.005，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。該電工鋼化學(xué)成份中主要元素的作用如下a)碳碳是擴(kuò)大Y相區(qū)元素，其主要作用是在熱軋過程中，使鋼中含有一定量的Y相，通過YGoc相變細(xì)化組織，并使之沿板厚方向呈現(xiàn)出特定的組織梯度，即板中心晶粒組織細(xì)??；板表面附近晶粒粗大，易于使二次再結(jié)晶完善。但C含量過高，脫碳退火過程變得困難，因此設(shè)定CO.010.04(重量百分比)。b)硅含量在Sil.01.8(重量百分比)，硅顯著提高電阻率，減少渦流損耗，降低鐵損。但如果Si含量過高，回復(fù)和再結(jié)晶溫度提高，使析出的抑制劑粗大，抑制力降低，二次再結(jié)晶困難。優(yōu)選的，設(shè)定Si含量在1.01.8(重量百分比)之間，可降低鐵損、同時保證可制造性。c)錳主要作用是使初次再結(jié)晶晶粒細(xì)小均勻，促進(jìn)二次再結(jié)晶發(fā)展。含量在0.150.20(重量百分比)。d)硫含量《0.005(重量百分比)，硫主要與Mn、Cu—起形成(Mn，Cu)xS。S含量過低，冶煉困難；S含量過高，將影響Cu的析出形態(tài)，另外，二次再結(jié)晶退火時需要漫長的高溫凈化時間。優(yōu)選的，設(shè)定S的含量《0.003。e)酸溶鋁(Alsol.)和氮(N):在鋼中含有適量的Alsol.和N對穩(wěn)定磁性很必要，即[o/oAlsol.]二0.0010.006，[%N]=0.00150.0055時，板坯加熱溫度降低，磁性穩(wěn)定。優(yōu)選的，設(shè)定Alsol.《0.0045M以及N含量在0.00150.0040(重量百分比)之間。f)銅含量在0.81.2(重量百分比)，加Cu可以增加Y相含量，可適當(dāng)降低C含量，提高熱軋板及初次再結(jié)晶退火后的{110}<001>位向晶粒，減少{100}<001>位向晶粒，促進(jìn)二次再結(jié)晶；Cu除與S析出(Cu，Mn)xS或CuxS粒子外，還大量彌散析出e-Cu相。e-Cu相在晶界上的穩(wěn)定性可使一次再結(jié)晶生長受到限制，起到了抑制的作用，提高成品磁性。Cu含量過低，e-Cu相析出少，抑制效果不明顯；但含量超過2%將降低鋼的電阻率，影響鐵損，因此本發(fā)明中將Cu含量控制在0.81.2(重量百分比)之間。優(yōu)選設(shè)定Cu含量在0.91.0%之間。g)鈦Ti及Nb、V等細(xì)化晶粒元素由于會形成穩(wěn)定的碳、氮化物，難以在后步工藝中去除而影響成品的磁性能；因此其含量應(yīng)該限制在0.005%以下，Ti的優(yōu)選范圍為Ti《0.002%。本發(fā)明制造上述取向電工鋼的方法包含以下步驟1)冶煉澆鑄成鋼坯；2)熱軋，鋼坯在爐內(nèi)的加熱溫度為10001200°C;3)冷軋；4)中間退火；5)二次再結(jié)晶退火對軋到成品厚度的鋼板進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火退火溫度為800。C90(TC，退火時間為4060min;6)絕緣涂層及烘干。所述步驟2)中加熱后保溫l2h，小于1200'C開軋，800。C以上的溫度終軋，軋成2.02.5mm厚度的熱軋板，軋后層流冷卻或空冷，60(TC以下溫度巻取。所述步驟3)中熱軋板不進(jìn)行?；苯永滠?，用帶中間退火的二次以上冷軋法軋到成品板厚度，最終壓下率在5565%。所述步驟4)中以2030°C/sec的速度升溫，在600700。C下保溫至少5min,保護(hù)氣中H2為510%，其余為N2,露點(diǎn)為4050°C，以大于5°C/sec的速度冷卻。所述步驟5)中保護(hù)氣中H2為7080%，其余為N2，露點(diǎn)為3040°C，以小于3"C/sec的速度冷卻。所述步驟6)中涂液按以下配方配制300mlMg(H2P04)2、290ml膠體Si02、22.5gCr03、3.40g粉末Si02、130mlH20，進(jìn)行絕緣涂層并在750。C下烘烤、千燥。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本發(fā)明由于采用連續(xù)式二次再結(jié)晶退火，極大地簡化了取向電工鋼的制造工藝，提高了生產(chǎn)效率。2.第二次冷軋后采用直接進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火的方式，可獲得位向準(zhǔn)確的GOSS晶核，獲得較高的磁感。3.采用絕緣涂層而不采用玻璃膜底層的方式，提高了加工性能。具體實施方式實施例1:用500kg真空爐煉鋼，澆鑄形成鋼坯的化學(xué)成分如表1所示。將上述鋼坯加熱至120(TC、保溫l小時進(jìn)行熱軋，終軋溫度為85087(TC，軋后層流冷卻，50052(TC巻取，形成厚度2.5mm的帶鋼。上述帶鋼經(jīng)酸洗后冷軋到0.76ram，進(jìn)行中間退火以20°C/sec.的速度升溫，700。CX5min.，5%H2+95%N2，D.P二40。C，以大于5。C/sec.的速度冷卻。將鋼帶冷軋至0.30膽厚度，直接進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火850。CX60min，75%H2+25%N2，D.P二40。C，以小于3°C/sec.的速度冷卻。此后進(jìn)行涂絕緣層，測量鐵損值Pws。和磁感強(qiáng)度值B8，測量結(jié)果也列于表l。表l化學(xué)成分及相應(yīng)的磁性值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>P!7/5。為鐵損值；Bs為磁感值實施例2:用500kg真空爐煉鋼，采用表1中3的化學(xué)成分澆鑄形成鋼坯，將鋼坯加熱至117(TC、保溫1.5h進(jìn)行熱軋，終軋溫度為87(TC，厚度2.5mm，軋后層流冷卻，50(TC巻取。帶鋼經(jīng)酸洗后冷軋到0.76mm，進(jìn)行中間退火以20°C/sec.的速度升溫，700。CX5min.，5%H2+95%N2，D.P=40°C,以6°C/sec.的速度冷卻。將帶鋼冷軋至0.30mm厚度，直接進(jìn)行不同條件下的連續(xù)式二次再結(jié)晶退火r此后進(jìn)行涂絕緣層，測量磁性能。連續(xù)式二次再結(jié)晶退火條件及磁性能測量結(jié)果比較列于表2。表2實驗鋼連續(xù)式二次再結(jié)晶退火條件與磁性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>用500kg真空爐煉鋼，采用表1中的2、3化學(xué)成分和表3所示的熱軋條件。帶鋼一次冷軋到0.76mm，中間退火條件如表4，進(jìn)行直接進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火850。CX60min，75%H2+25%N2，D.P二40。C，以3°C/sec.的速度冷卻。此后進(jìn)行涂絕緣層，測量磁性能。交叉實驗結(jié)果如表5所示。表3實驗鋼熱軋條件單位"C<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表4實驗鋼中間退火條件<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表5實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種取向電工鋼，其特征在于化學(xué)成分重量百分比為C0.01～0.04，Si1.0～1.8，Mn0.15～0.20，S≤0.005，P≤0.02，Al≤0.006，N≤0.006，Cu0.8～1.2，Ti≤0.005，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。2.如權(quán)利要求l所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于包括以下步驟:1)冶煉澆鑄成鋼坯；2)熱軋；3)冷軋；4)中間退火；5)二次再結(jié)晶退火；6)絕緣涂層及烘千。3.如權(quán)利要求2所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟2)中，鋼坯在爐內(nèi)的加熱到10001200°C。4.如權(quán)利要求3所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟2)中，加熱后保溫l2h，小于120(TC開軋，80(TC以上的溫度終軋，軋成2.02.5mm厚度的熱軋板，軋后層流冷卻或空冷，6(XTC以下溫度巻取。5.如權(quán)利要求2或3所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟3)中熱軋板不進(jìn)行?；苯永滠垼脦е虚g退火的二次以上冷軋法軋到成品板厚度，最終壓下率在5565%。6.如權(quán)利要求2或3所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟4)中以2030。C/sec的速度升溫，在60070(TC下保溫至少5min，保護(hù)氣中仏為510%，其余為N2，露點(diǎn)為4050°C，以大于5"C/sec的速度冷卻。7.如權(quán)利要求2或3所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟5)中對軋到成品厚度的鋼板進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火退火溫度為800。C900。C，退火時間為4060min。8.如權(quán)利要求7所述的取向電工鋼的制造方法，其特征在于所述步驟5)中保護(hù)氣中&為7080%，其余為N"露點(diǎn)為3040°C，以小于3。C/sec的速度冷卻。全文摘要本發(fā)明公開了一種取向電工鋼及其制造方法，所述取向電工鋼的化學(xué)成分的重量百分比為C0.01～0.04，Si1.0～1.8，Mn0.15～0.20，S≤0.005，P≤0.02，Al≤0.006，N≤0.006，Cu0.8～1.2，Ti≤0.005，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。制造該取向電工鋼的方法為冶煉澆鑄成鋼坯；熱軋，鋼坯在爐內(nèi)的加熱溫度為1000～1200℃；冷軋；中間退火；二次再結(jié)晶退火，對軋到成品厚度的鋼板進(jìn)行連續(xù)式二次再結(jié)晶退火，退火溫度為800℃～900℃，退火時間為40～60min；絕緣涂層及烘干。本方法實現(xiàn)了固溶溫度低于1200℃的板坯低溫加熱技術(shù)和連續(xù)式二次再結(jié)晶退火技術(shù)，降低了生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。文檔編號C21D8/12GK101275201SQ20071003852公開日2008年10月1日申請日期2007年3月27日優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日發(fā)明者劉獻(xiàn)東,孫煥德,李國保,胡卓超,路林林申請人:寶山鋼鐵股份有限公司