專利名稱：一種表面質(zhì)量優(yōu)異的取向電工鋼生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及取向電工鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種表面質(zhì)量優(yōu)異的取向電工鋼 生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
晶粒取向電工鋼是一種具有“Goss織構(gòu)”，即(110)<001>的晶體織構(gòu)，硅含量通 常在4. 5%以下，厚度在0. 10 0. 35mm的金屬軟磁材料。由于沿軋制方向的優(yōu)良磁性， 取向電工鋼主要用作變壓器的鐵心材料。取向電工鋼的生產(chǎn)方法是N. P. Goss在美國專利 No. 1965559中提出，通過帶中間退火的二次冷軋方式生產(chǎn)的。研究發(fā)現(xiàn)，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程中通過二次再結(jié)晶形成的“Goss織構(gòu)”。為 了獲得較好的二次再結(jié)晶組織，要求調(diào)整好二次再結(jié)晶前的初次再結(jié)晶晶粒尺寸，以及細 小的作為抑制劑的析出物的數(shù)量、形態(tài)。作為抑制劑的物質(zhì)有上述生產(chǎn)方法中采用的MnS， S. Taguchi等在美國專利No. 3159511及美國專利No. 3287183提出的A1N，T. Imanaka等在 美國專利No. 3932234提出的MMe等，它們在高溫退火升溫過程中抑制非“Goss取向”的初 次再結(jié)晶晶粒的長大。與上述三種抑制劑相對應(yīng)的有三種取向電工鋼工業(yè)生產(chǎn)代表技術(shù)MnS為抑制劑 的二次冷軋法；AIN+MnS為抑制劑的一次冷軋法；Mr^e+Sb的二次冷軋法。這些取向電工鋼 生產(chǎn)方法需要鑄坯在> 1350°C加熱爐中加熱，以使產(chǎn)品磁性穩(wěn)定。由于加熱溫度高，帶來了 以下問題(1)鑄坯表層熔成渣，導(dǎo)致加熱爐維修人工增加；( 加熱過程中形成粗大的晶 粒，具有粗大晶粒的部分不能發(fā)生二次再結(jié)晶，從而產(chǎn)生線晶；C3)難以保證鑄坯在熱軋過 程中處于理想的溫度，從而易產(chǎn)生抑制劑不均勻現(xiàn)象，最終導(dǎo)致二次再結(jié)晶質(zhì)量差；(4)由 于熱軋過程中邊裂大，成材率低。近年來國內(nèi)外主要電工鋼生產(chǎn)廠家都在開發(fā)低溫加熱生 產(chǎn)取向電工鋼技術(shù)，主要有兩類，并且均已用于工業(yè)生產(chǎn)。一類是用新的固溶溫度較低的抑制劑，如GyuSeimg Choi等在美國專利 No. 5653821提出以Cu2S，AlN等，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以MnS為主的抑制劑，并且部分添加了 Ni，Cr 等，采用1250-1280°C低溫板坯加法，在二次冷軋中間退火時脫碳，二次冷軋后低溫回復(fù)退 火，然后涂氧化鎂隔離劑、高溫退火。該方法的要求在中間厚度時進行全脫碳退火，然而由 于脫碳退火時間較長，表面氧化層厚，在二次冷軋過程中這一氧化層破裂，與鋼帶基體的結(jié) 合不牢，難以形成良好的底層，在最終產(chǎn)品表面絕緣涂層易產(chǎn)生露晶、脫落現(xiàn)象。另一類方法不要求在板坯加熱過程中抑制劑形成元素完全固溶，而是通過在 高溫退火前進行滲氮處理的方法獲得抑制劑，從而可以進一步降低板坯加熱溫度。如 T. Takashima等在美國專利No. 4994120中提出通過脫碳退火后滲氮形成(Al，Si)N作為抑 制劑。該方法的不足是，脫碳退火過程中形成的氧化層，在后期滲氮時受到破壞，與鋼帶基 體的結(jié)合力減弱，難以形成良好的底層，在最終產(chǎn)品表面絕緣涂層易產(chǎn)生露晶等現(xiàn)象。要解決以上問題，需要嚴(yán)格控制脫碳退火的升溫速度、爐內(nèi)氣氛，同時高溫退火過 程中也要嚴(yán)格控制爐內(nèi)氣氛，這樣，生產(chǎn)難度加大，給生產(chǎn)帶來了許多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表面質(zhì)量優(yōu)異的取向電工鋼生產(chǎn)方法，生產(chǎn)出表面無 缺陷、附著力強的、均勻的硅酸鎂底層的取向電工鋼，并且工藝穩(wěn)定可行。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為采用鑄坯在1000-1190°C溫度范圍內(nèi)加熱后熱軋；熱軋 板經(jīng)980-1100°C?；?、酸洗后，以86-93%的壓下率冷軋至成品厚度；將冷軋鋼板升溫至 750-860°C，在含氨的氮氫混合氣氛中進行滲氮；接著在800-860°C進行脫碳退火；然后，涂 氧化鎂隔離層；在氮氫混合氣氛中以10-20°C /小時的速度升到1200士50°C，并在氫氣中 保溫10-20小時，完成高溫退火，得到二次再結(jié)晶組織的成品；最后，在表面涂主要由95升 50wt%磷酸二氫鋁水溶液、200升30Wt%膠質(zhì)二氧化硅溶液、10公斤三氧化二鉻與1. 5公斤 氧化硅粉和純水配制的應(yīng)力涂層。所述的鑄坯成分為:C:0. 03-0. IOwt %, Si :2. 50-4. 50wt %, Mn :0. 02-1. OOwt %, Als :0. 015-0. 065wt %, N 0. 003-0. 012wt %, S 0. 012wt %, P 0. 02-0. 30wt %, Cr 0. 02-0. 30wt%, Cu :0. 01-0. 40wt%, Sn :0. 01-0. 30wt%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。C 0. 03-0. 10wt%，過低二次再結(jié)晶不完善，過高則脫碳困難。Si 2. 50-4. 50wt%, Si過高則軋制困難，過低則產(chǎn)品鐵損高。Mn :0. 02-1. 00wt%，提高電阻率、降低鐵損。過低易產(chǎn)生熱脆，1. 00襯％時效果飽 和，故上限1. OOwt % οAls :0.015-0.065Wt%，若Al過高，則AlN夾雜物粗大降低磁性；過低抑制力不足。N 0. 003-0. 012wt%，N過高則在鑄坯表面產(chǎn)生氣泡缺陷，過低抑制力不足。S ^ 0. 012wt%，對磁性有害，故其含量越低越好。P 0. 02-0. 30wt%，提高電阻率，改善磁性，過高使鋼質(zhì)變脆，冷軋困難。Cr 0. 02-0. 30wt %，提高電阻率，改善磁性；在低氧化度情況下少形成鐵基氧化 物，改善脫碳退火過程中氧化膜的質(zhì)量，改善硅酸鎂底層。Cu 0. 01-0. 40wt %，提高電阻率，改善磁性；0. 40wt %時效果飽和，故上限 0. 40wt%oSn :0. 01-0. 30wt%，晶界偏聚元素，使二次再結(jié)晶穩(wěn)定，改善織構(gòu)。過低則效果不 明顯，超過0. 30wt %時，對硅酸鎂底層不利。余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明生產(chǎn)工藝為鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉，RH真空處理，連鑄成200_250mm的鑄 坯，)1150°C加熱，熱軋，然后對熱軋板常化、酸洗，一次冷軋至成品厚度，滲氮后脫碳退火， 涂氧化鎂隔離劑，高溫退火得到成品。鑄坯加熱溫度在1000-1190°C。熱軋開軋溫度為900_1050°C，終軋溫度為800_950°C，卷取溫度為400-600°C，軋 成1.5-3. Omm厚的熱軋板。常化熱軋板在氮氣中加熱至980-1100°C，保溫30秒至10分鐘，冷至950_850°C， 保溫30秒至10分，以150-300°C /秒的冷卻速度冷卻。冷軋采用86-93°C%的大壓下率冷軋至成品厚度。倒數(shù)第二道次前，進行2_3次150-300°C，時間在5-30分鐘的時效處理。滲氮及脫碳退火將冷軋鋼板升溫至750-860°C，在含0. 3_10 %體積的氨的氮氫 混合氣體保溫15秒至3分鐘，將鋼中的氮增至0. 015-0. 035wt%，接著在800_860°C，露點 為30-65 °C，含20-75%體積的吐的濕氮氫混合氣體中，保溫1至10分鐘，將鋼中碳脫至 0. 003% 以下。涂隔離劑及高溫退火在鋼板表面涂覆以MgO為主要成分的隔離劑。在氮氫混合 氣氛中以10_20°C /小時的速度升到1200士50°C，并在氫氣中保溫10-20小時，完成高溫退 火。在表面涂由95升50wt%磷酸二氫鋁水溶液、200升30wt%膠質(zhì)二氧化硅溶液、10 公斤三氧化二鉻與1. 5公斤氧化硅粉和純水配制的應(yīng)力涂層。用此方法生產(chǎn)的普通取向電工鋼，磁感 可達1.91T以上，表面無缺陷、附著性 良好。
具體實施例方式實施例1鑄坯如表1，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。鑄坯在1150°C加熱爐中，加熱3小時 后，熱軋到2. 3mm。熱軋板在氮氣中加熱至1100°C，保溫2分鐘，再冷至900°C，保溫2分鐘， 快速淬入沸水中，以150°C /秒以上的冷卻速度冷卻；然后酸洗；冷軋到0.觀讓，中間進行2 次250°C、時間10分鐘的時效處理；然后將試樣分兩A與B部分A部分試樣升溫至830°C， 在體積比為75% H2,25%隊、露點為60°C的氮氫混合氣體中，保溫2分鐘，將鋼中碳脫至 0. 003Wt%以下；接著，在750°C，含3%體積的氨的氮氫混合氣體保溫30秒，將鋼中的氮增 至0. 023wt%。B部分試樣升溫至750°C，在含3%體積的氨的氮氫混合氣體保溫30秒，將 鋼中的氮增至0. 025wt %，接著在830°C，露點為60°C，體積比為75% H2、25 % N2混合氣體 中，保溫2分鐘，將鋼中碳脫至0. 003wt %以下；接著，對A與B試樣涂MgO ；在氮氫混合氣氛 中，以15°C /小時升到1200°C，將氣氛換為純氫，保溫20小時，完成高溫退火；最后，在表面 涂主要由磷酸二氫鋁及硅膠構(gòu)成的涂層。對這樣得到的產(chǎn)品進行磁性測量，以及附著力彎 曲測試、表面質(zhì)量觀察為主的絕緣涂層評定，結(jié)果見表2。從表2中可以看出，采用專利的先滲氮后脫碳的工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，不但磁性良好， 而且表面質(zhì)量好，附著力強。表1鑄坯的化學(xué)成分(wt % )
權(quán)利要求
1.一種表面質(zhì)量優(yōu)異的取向電工鋼生產(chǎn)方法，其特征在于，生產(chǎn)工藝為 鑄坯加熱溫度在1000-1190°C ；熱軋開軋溫度為900-1050°C，終軋溫度為800-950°C，卷取溫度為400-600°C，軋成 1.5-3. Omm厚的熱軋板；?；療彳埌逶诘獨庵屑訜嶂?80-1100°C，保溫30秒至10分鐘，冷至950_850°C，保溫 30秒至10分，以150-300°C /秒的冷卻速度冷卻；冷軋采用86-93 %的大壓下率冷軋至成品厚度；倒數(shù)第二道次前，進行2-3次 150-300°C，時間在5-30分鐘的時效處理；滲氮及脫碳退火將冷軋鋼板升溫至750-860°C，在含0. 3-10%體積的氨的氮氫混 合氣體保溫15秒至3分鐘，將鋼中的氮增至0. 015-0. 035wt%，接著在800_860°C，露點 為30-65 °C，含20-75%體積的壓的濕氮氫混合氣體中，保溫1至10分鐘，將鋼中碳脫至 0. 003% wt 以下；涂隔離劑及高溫退火在鋼板表面涂覆以MgO為主要成分的隔離劑；在氮氫混合氣氛 中以10-20°C /小時的速度升到1150-1250°C，并在氫氣中保溫10-20小時，完成高溫退火； 最后，在表面涂由50wt %磷酸二氫鋁水溶液、30wt %膠質(zhì)二氧化硅溶液及純水構(gòu)成的 應(yīng)力涂層。
2.所述的鑄坯成分為C:0. 03-0. IOwt %, Si :2. 50-4. 50wt %, Mn :0. 02-1. OOwt %, Als :0. 015-0. 065wt %, N 0. 003-0. 012wt %, S ^ 0. 012wt %, P 0. 02-0. 30wt %, Cr 0. 02-0. 30wt%, Cu :0. 01-0. 40wt%, Sn :0. 01-0. 30wt%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
一種表面質(zhì)量優(yōu)異的取向電工鋼生產(chǎn)方法，屬于取向電工鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。工藝為鑄坯在1000-1190℃加熱后熱軋；對熱軋板進行980-1100℃?；?、酸洗；以86-93％以上大壓下率冷軋至成品厚度；將冷軋鋼板升溫至750-860℃，在含氨的氮氫混合氣氛中進行滲氮；接著在800-860℃進行脫碳退火；然后涂氧化鎂隔離層；在氮氫混合氣氛中以10-20℃/小時的速度升到1200±50℃，并在氫氣中保溫10-20小時，完成高溫退火，得到二次再結(jié)晶組織的成品；涂絕緣應(yīng)力涂層。優(yōu)點在于，生產(chǎn)出表面無缺陷、附著力強的、均勻的硅酸鎂底層的取向電工鋼。
文檔編號C21D8/12GK102041368SQ20111000865
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月16日
發(fā)明者馮莉莉, 周誼軍, 夏兆所, 張莉霞, 潘麗梅, 王全禮, 王寶川, 王崇學(xué), 耿立, 董浩, 許學(xué)勇, 趙楠 申請人:首鋼總公司