專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的低溫加熱取向電工鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于取向電工鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別提供了一種生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的低溫加熱取向電工鋼的方法。
背景技術(shù)：
：晶粒取向電工鋼主要用作變壓器及其他電器的鐵芯材料，要求磁通密度(在800A/m的磁場(chǎng)中的磁通密度，用Bs。。表示)高和鐵損(1.7T最大磁通密度下的50Hz的交流鐵損，用Pn表示)低。晶粒取向電工鋼板的優(yōu)良的磁性能源于其在最終高溫退火過(guò)程中通過(guò)二次再結(jié)晶形成的Goss織構(gòu)。傳統(tǒng)的取向電工鋼的生產(chǎn)方法是在專(zhuān)用的高溫加熱爐中把板坯加熱到1350-1400°C，使抑制劑形成元素A1，Mn，S，N等完全固溶，以便在隨后的熱軋或?；^(guò)程中析出形成細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)，即抑制劑。但這一生產(chǎn)方法有能耗大，生產(chǎn)效率低，對(duì)設(shè)備要求高，熱軋板邊裂嚴(yán)重等諸多缺點(diǎn)。為了克服上述的高溫加熱法的缺點(diǎn)，生產(chǎn)中通過(guò)不斷研究和探索，形成了多種低溫加熱取向電工鋼生產(chǎn)技術(shù)，其中一個(gè)重要的發(fā)展方向是用新的固溶溫度較低的抑制劑，如CU2S，A1N等，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以MnS為主的抑制劑，從而可以在較低的板坯加熱溫度下使抑制劑形成元素部分或完全固溶。德國(guó)蒂森采用CU2S+A1N為主要抑制劑，把板坯加熱溫度降低到了1260-128(TC,熱軋后經(jīng)980-1080'C?；幚?，一次冷軋到最終厚度并進(jìn)行冷軋時(shí)效，800-900。C初次再結(jié)晶退火，涂MgO隔離劑并進(jìn)行最終高溫退火。日本川崎公司在中國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利CN1061100C中介紹了一種低溫取向電工鋼的生產(chǎn)工藝，以AlN和MnSe為主要抑制劑，熱軋后采用夾有IIO(TC中間退火的二次冷軋法將板坯軋到最終厚度，總壓下率為80-95%,對(duì)冷軋板進(jìn)行800-85(TC的脫碳退火，涂布MgO隔離劑，經(jīng)最終退火后形成取向電工鋼成品。武漢鋼鐵公司的專(zhuān)利CN1414119A中也介紹了一種低溫取向電工鋼的制造工藝，以Mn，Cu的硫化物為主要抑制劑，在128CTC以上溫度條件下加熱熱軋，采取兩次冷軋法，第一次冷軋后先預(yù)熱到490-55(TC，保溫35-80s，然后加熱到860'C進(jìn)行中間脫碳退火，再進(jìn)行第二次冷軋，經(jīng)脫碳退火，高溫退火成取向電工鋼成品。以上是幾種在大生產(chǎn)中已經(jīng)得到較好運(yùn)用的低溫取向電工鋼生產(chǎn)技術(shù)，能夠采用1200-1300'C的較低的板坯加熱溫度穩(wěn)定生產(chǎn)出性能良好的取向電工鋼產(chǎn)品。俄羅斯上依謝特和新利佩茨克廠在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)了工藝，提出了在中間退火過(guò)程中完成全脫碳，從而省略冷軋后的脫碳退火工藝，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，進(jìn)一步降低能耗。其中新利佩茨克廠的取向電工鋼典型成分為0.030-0.045%C，2.8-3.3%Si，0.013-0.025%Als，0.15-0.30%Mn，0.4-0.6%Cu，0.006-0.010%N，S^).01%，P^0.015%，其余為Fe及不可避免的夾雜物。熱軋加熱溫度為1250-130(TC，熱軋成2.5mm,酸洗，第一次冷軋成0.70mm3或者0.75鵬，隨后與濕的H2和N2的混合氣體850°C中間退火5min，二次冷軋到0.35mm或0.30mm,不退火或者550-59(TC低溫退火，涂氧化鎂涂層最后高溫退火。上依謝特廠的取向電工鋼典型成分為0.030-0.040%C，2.9-3.2%Si,0.003-0.010%Als，0.018-0.28%Mn，0.50-0.53%Cu，0.007-0.008%N，0.017-0.020%S，P^0.030%，其余為Fe及不可避免的夾雜物。熱軋加熱溫度為1260-1280°C，熱軋成2.7mm，酸洗，第一次冷軋成0.65mm，隨后與濕的H2和N2的混合氣體85(TC中間退火7min，二次冷軋到0.35mm或0.30mm，涂氧化鎂涂層最后高溫退火。低溫取向電工鋼的基本制備工藝如下加熱含有二次再結(jié)晶所必須抑制劑，如A1N，Cu2S，MnS，MnSe等的鋼坯，進(jìn)行熱軋后，通過(guò)一次或者含有中間退火的二次冷軋到成品厚度，接著進(jìn)行脫碳退火，在鋼板表面涂覆MgO隔離劑并進(jìn)行高溫退火。俄羅斯上依謝特和新利佩茨克廠在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了工藝，提出了在中間退火過(guò)程中完成全脫碳，從而省略冷軋后的脫碳退火工藝，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的低溫加熱取向電工鋼的方法，在上述工藝的基礎(chǔ)上將工藝流程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，省去冷軋后的脫碳退火或者回復(fù)退火工藝，在中間退火階段部分脫碳，在高溫退火的升溫階段完成完全脫碳，進(jìn)一步降低能耗，節(jié)約成本。本發(fā)明的目的是在俄羅斯新工藝基礎(chǔ)上進(jìn)一步簡(jiǎn)化流程，同樣是省略高溫退火前的脫碳退火工藝，但同時(shí)縮短中間退火時(shí)間，使鋼板僅部分脫碳，而是在高溫退火階段完成鋼板的全脫碳。然而，采用以上工藝存在著中間脫碳時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低的不足。以下是完成中間全脫碳退火的試驗(yàn)。首先研究中間退火工藝與脫碳量的關(guān)系。試驗(yàn)鋼化學(xué)成分為0.037%C，3.05%Si，0.008%Als，0.08%Mn，0.70%Cu，0.007%N，0.017%S，其余為Fe及不可避免的夾雜物。采用50Kg真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，將鑄錠加熱至IIO(TC保溫1小時(shí)后鍛成35mm厚、120mm寬，鍛坯熱軋前加熱至1280°C，保溫30分鐘，熱軋至2.3mm,酸洗并冷軋至0.75mrn，在濕的H2和N2的混合氣體中840'C中間退火，其中H2含量體積百分比為5%。中間退火均溫時(shí)間與鋼板中碳含量關(guān)系如表1所示。表1中間退火均溫時(shí)間與鋼板中碳含量關(guān)系表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由結(jié)果可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)中間退火過(guò)程中鋼板完全脫碳，需要至少5min以上的較長(zhǎng)的保溫時(shí)間，同時(shí)當(dāng)鋼板的中間厚度增加后，脫碳變得更加困難，因此中間退火全脫碳工藝適用的中間厚度是有限的，限制了二次冷軋壓下率的調(diào)整范圍。所以這種中間退火全脫碳的新的取向電工鋼生產(chǎn)工藝雖然省略了高溫退火前的脫碳退火環(huán)節(jié)，但是大大增加了中間退火工藝過(guò)程的難度。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是傳統(tǒng)的中間退火部分脫碳加脫碳退火的工藝還是中間退火全脫碳的工藝，目的都是在高溫退火前均要將鋼中的碳脫到0.003%以下，以保證高溫退火時(shí)處于a相區(qū)而發(fā)展為單一的(110)〈001〉織構(gòu)的完善的二次再結(jié)晶組織，即認(rèn)為高溫退火不具脫碳功能。然而，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，高溫退火不但具有脫碳功能，而且脫碳能力還很強(qiáng)，以下試驗(yàn)可證明。試驗(yàn)鋼化學(xué)成分見(jiàn)表2，50Kg真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，將鑄錠加熱至IIOO'C保溫1小時(shí)后鍛成35mm厚、120mm寬，煅坯熱軋前加熱至128(TC，保溫30分鐘，熱軋至2.3mm，酸洗并冷軋至0.75mm，在濕的112和N2的混合氣體中84(TC均溫3min，其中H2含量體積百分比為5%。然后冷軋至成品厚度為0.285mm，剪切成30mmX300mm，涂敷MgO并烘干，最后是高溫退火，在400-800'C階段以5-20。C/h的速度升溫，氣氛為75%H2和25%N2，氣體流量為1350ml/min，并與1200。C純干H2中保溫6-8小時(shí)。各工藝階段鋼板碳含量和最終磁性能如圖1和表3。表2實(shí)驗(yàn)鋼化學(xué)成分單位wt%<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3各工藝階段鋼板碳含量和最終磁性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從以上結(jié)果可看出，起始碳含量不同，在經(jīng)過(guò)中間退火過(guò)程后碳含量?jī)H降低到180-220ppm范圍，然而在高溫退火升溫階段所有試樣的碳含量均有明顯的降低，脫碳最快的溫度區(qū)間為450650'C，之后脫碳趨緩；無(wú)論原始碳高低，到800'C左右，鋼中碳均可脫到0.005%以下，而到高溫退火結(jié)束后成品中碳含量均降低到0.003%，說(shuō)明高溫退火具有強(qiáng)的脫碳功能。良好的磁性能也說(shuō)明三個(gè)樣品都發(fā)生了完全的二次再結(jié)晶，高溫退火升溫階段的脫碳過(guò)程并未影響二次再結(jié)晶的發(fā)生。分析原因，可發(fā)現(xiàn)為防止高溫退火過(guò)程中鋼帶之間發(fā)生粘結(jié)，高溫退火前均要在表面涂敷氧化鎂隔離劑，雖然經(jīng)過(guò)烘干，但由于烘干溫度較低，只去除了隔離劑中的物理水。在高溫退火升溫階段當(dāng)溫度達(dá)400。C以上時(shí)氧化鎂涂層就會(huì)發(fā)生分解產(chǎn)生水份，如公式l,使?fàn)t內(nèi)為氧化性氣氛，從而引起試樣發(fā)生脫碳反應(yīng)，如公式2。Mg(OH)2—MgO+H20(1)H20+C=CO+H2(2)(3)根據(jù)Fick第一擴(kuò)散定律，如公式3，式中J為擴(kuò)散通量，D為擴(kuò)散系數(shù)，在a鐵中，D=0.02exp(-20100/RT)，R=1.987cal乂mol'K)-1，T為熱力學(xué)溫度，dC/dZ為擴(kuò)散速率。由理論計(jì)算0.285mm厚度試樣，在各個(gè)溫度下保溫，把鋼板中碳從0.020%減少到0.003%所需時(shí)間如表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>取向電工鋼的高溫退火升溫過(guò)程的特點(diǎn)之一是慢升溫以減少二次晶核數(shù)量、增強(qiáng)取向度，故升溫時(shí)間較長(zhǎng)，一般低溫段駐留時(shí)間有15小時(shí)以上。根據(jù)計(jì)算，在此溫度范圍內(nèi)、如此長(zhǎng)時(shí)間完全可使試樣中的碳由0.02%脫至0.003%，試驗(yàn)的結(jié)果也剛好證明了這一點(diǎn)。基于以上試驗(yàn)，得出本發(fā)明主要內(nèi)容如下本發(fā)明所述鑄坯成分為0.03-0.06%C，2.5-6.5%Si，0.005-0.03%Als，0.001-0.4%Mn，0,01-1.0%Cu，0.003-0.010%N，0.01-0.03%S，P^).01%，，其余為Fe及不可避免的夾雜物，均為質(zhì)量百分比。本發(fā)明中的取向電工鋼更優(yōu)選的成分為0.03-0.05%C，2.5-3.5%Si，0.005-0.02%Als，0.05-0.25%Mn，0.01-1.0%Cu，0.005-0.008%N，0.01-0.025%S,P50.01%，其余為Fe及不可避免的夾雜物。本發(fā)明中以Qi2S和A1N為主要抑制劑，因其固溶溫度比MnS低，所以可以采用1200-1300'C的較低的板坯加熱溫度即可使鑄坯中的抑制劑形成元素全部或者部分固溶，并在熱軋的過(guò)程中析出形成細(xì)小均勻的抑制劑。本發(fā)明中鑄坯在1200-130(TC加熱后熱軋，熱軋板經(jīng)酸洗后進(jìn)行帶中間退火的二次冷軋，軋到成品厚度，最終總壓下率為80-90%;涂MgO隔離劑并高溫退火得到最終成品。冷軋完成后不需經(jīng)過(guò)脫碳退火或回復(fù)退火工藝，高溫退火400-800'C階段以5-20。C/h的速度升溫，實(shí)現(xiàn)完全脫碳。各工藝流程的技術(shù)參數(shù)如下1)熱軋，鑄坯在1200-1300。C加熱，開(kāi)軋溫度為1000-1200。C，終軋溫度為卯0-1000。C，巻取溫度為400-600'C，軋成1.5-3.0mm厚的熱軋板；2)冷軋，用二次冷軋法軋制到成品厚度，其最終總壓下率為80-卯％;3)中間退火，第一次冷軋后鋼板在800-卯0。C保溫3-5min，爐內(nèi)氣氛為濕的H2和N2的混合氣體，其中H2含量體積百分比為1-30%;更加優(yōu)化的工藝是鋼板在800-850'C保溫3-5min，爐內(nèi)氣氛為濕的112和N2的混合氣體，其中H2含量體積百分比為1-15%。4)隔離劑也可以MgO為主要成分并添加2-5wt。/。Ti02的隔離劑，進(jìn)行高溫退火，在400-80(TC階段以5-20°C/h的速度升溫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采取在中間退火階段部分脫碳，同時(shí)省略冷軋后的脫碳退火或者回復(fù)退火工藝，而在高溫退火升溫階段實(shí)現(xiàn)完全脫碳，優(yōu)點(diǎn)在于進(jìn)一步簡(jiǎn)化了低溫加熱法取向電工鋼的制備工藝，縮短了流程，生產(chǎn)能耗進(jìn)一步降低，生產(chǎn)效率提高，潛在的效益大。圖1為本發(fā)明高溫退火過(guò)程中鋼中C的變化。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:采用50Kg真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，化學(xué)成分如表5，將鑄錠加熱至1100'C保溫1小時(shí)后鍛成35mm厚、120mm寬，鍛坯熱軋前加熱至1280°C，保溫30分鐘，熱軋至2.3mm，酸洗并冷軋至0.75mm，在濕的H2和N2的混合氣體中840'C中間退火3min，其中H2含量體積百分比為5%。然后冷軋至成品厚度為0.285mm，剪切成30mmX300mm，涂敷MgO并烘干，最后是高溫退火，在400-800。C階段以5-2(TC/h的速度升溫，氣氛為75。/。H2和25。/。N2，氣體流量為1350ml/min，并與120(TC純干H2中保溫6-8小時(shí)。比較例為中間退火在濕的H2和N2的混合氣體下840'C保溫6min，其中H2含量體積百分比為5%。其余工藝與實(shí)施例中相同。兩種工藝產(chǎn)品過(guò)程碳含量和磁性能如表6?？梢?jiàn)本發(fā)明中最終成品碳含量與中間退火全脫碳工藝相近，且都獲得了良好的磁性能。表5實(shí)驗(yàn)鋼化學(xué)成分單位wt%實(shí)施例<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6試樣中各工藝階段的碳含量和磁性能實(shí)施例<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例2:實(shí)施例中的I號(hào)試料，制備工藝同實(shí)施例l。比較例為中間退火在濕的H2和N2的混合氣體下84(TC保溫6min，其中H2含量體積百分比為5%。第二次冷軋后在體積百分比為30XH2十70^N2氣氛下58(rC回復(fù)退火。其余工藝與實(shí)施例1中相同。磁測(cè)量結(jié)果如表7所示。由結(jié)果可見(jiàn)本發(fā)明工藝的成品磁性能與中間退火加冷軋后回復(fù)退火工藝相比基本接近。表7實(shí)驗(yàn)鋼磁性能結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的低溫加熱取向電工鋼的方法，其特征在于，鋼中含有0.03-0.06％C，2.5-6.5％Si，0.005-0.03％Als，0.001-0.4％Mn，0.01-1.0％Cu，0.003-0.010％N，0.01-0.03％S，P≤0.01％，，其余為Fe及不可避免的夾雜物，均為質(zhì)量百分比；以Cu2S和AlN為抑制劑，鑄坯在1200-1300℃加熱后熱軋，熱軋板經(jīng)酸洗后進(jìn)行帶中間退火的二次冷軋，軋到成品厚度，涂MgO隔離劑并高溫退火得到最終成品，最終總壓下率為80-90％；高溫退火400-800℃階段以5-20℃/h的速度升溫，實(shí)現(xiàn)完全脫碳。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的熱軋的開(kāi)軋溫度為1000-1200°C，終軋溫度為900-1000°C，巻取溫度為400-600°C，軋成1.5-3.0mm厚的熱軋板。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中間退火，第一次冷軋后鋼板在800-90(TC保溫3-5min，爐內(nèi)氣氛為濕的H2和N2的混合氣體，其中H2含量體積百分比為1-30%;4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中間退火，第一次冷軋后鋼板在800-85(TC保溫3-5min，爐內(nèi)氣氛為濕的112和N2的混合氣體，其中H2含量體積百分比為1-15%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的隔離劑MgO添加2-5wt%Ti02。6、權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鋼中含有0.03-0.05%C，2.5-3.5%Si，0.005-0.02%Als，0.05-0.25%Mn,0.01-1.0%Cu，0.005-0.008%N，0.01-0.025%S，P50.01%，其余為Fe及不可避免的夾雜物。全文摘要一種生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的低溫加熱取向電工鋼的方法，屬于取向電工鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
。鑄坯在1200-1300℃加熱后熱軋，熱軋板經(jīng)酸洗后進(jìn)行帶中間退火的二次冷軋，軋到成品厚度，中間退火制度為在800-900℃保溫3-6min，爐內(nèi)氣氛為濕的H₂和N₂的混合氣體，其中H₂含量體積百分比為1-30％。中間退火階段部分脫碳，省略二次冷軋后的脫碳退火或者回復(fù)退火工藝，而在高溫退火升溫階段實(shí)現(xiàn)完全脫碳。優(yōu)點(diǎn)在于，采取了簡(jiǎn)化了低溫取向電工鋼的制備工藝，降低了生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)C21D1/68GK101603148SQ20091008967公開(kāi)日2009年12月16日申請(qǐng)日期2009年7月28日優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日發(fā)明者倪獻(xiàn)娟,周誼軍,夏兆所,杜守志,潘麗梅,王全禮,王崇學(xué),立耿,許學(xué)勇申請(qǐng)人:首鋼總公司