[發明專利]制造晶粒取向電工鋼帶材的方法及由此制得的晶粒取向電工鋼

有效

• 申請號: 201080059998.2
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102686751A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: S·福爾圖納蒂;G·阿布魯澤塞;L·布拉克
• 申請（專利權）人: 塔塔鋼鐵艾默伊登有限責任公司
• 主分類號: C21D8/12
• 分類號: C21D8/12;C21D9/52;C22C38/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

本發明涉及制造晶粒取向電工鋼帶材的方法，其中通過一系列步驟將熔融合金凝固并立即熱軋，以便在該熱軋帶材的金屬基質中獲得再結晶晶粒與第二相顆粒的非常均勻的分布，并在獲得極佳磁性能的同時簡化生產工藝。

晶粒取向電工鋼(GOES)是用作電機(如變壓器、發電機和其它電氣設備)的核心材料的一類產品。相比于其它電工鋼等級，GOES表現出芯部損耗的降低和磁導率的改善。這種改善是由于產品鋒銳(sharp)的晶體織構(“戈斯織構”或“邊緣立方”)，其中bcc晶格的易磁化方向<001>沿產品的軋制方向排列。通過適當地切割或卷繞該材料以便使變壓器芯部中的設計磁通量方向符合該產品的軋制方向，由此充分利用GOES帶材的磁性的這種各向異性特性。

定義GOES材料的磁特性是沿基準方向(在軋制方向上的磁化曲線)的磁導率和歸因于使用交流電的主要以熱形式散逸的功率損耗。通常在1.5和1.7特斯拉下測量該功率損耗。功率損耗與產品的厚度成正比。該合金的化學組成、軋制型材的厚度、顯微組織和晶體織構決定了可以用這些產品獲得的優異的磁性能。

GOES制造的每種現有工業路線的目的均在于在最終產品中獲得鋒銳的戈斯織構。通過在最終退火期間的選擇性二次再結晶獲得戈斯織構的鋒銳度和相關的磁行為。必須保持初生組織(primary?structure)中晶粒尺寸分布與第二相顆粒分布(晶粒生長抑制劑)之間的復雜平衡。初生組織的晶體織構在該工藝中起著重要的作用，因為存在于該初生組織中的極少的戈斯晶粒充當了最終顯微組織中大的戈斯晶粒的晶核。隨后的冷軋步驟中的冷軋速率越高，最終的戈斯織構越鋒銳。

在傳統加工路線中，在冷軋之前析出晶粒生長抑制劑并控制其尺寸，并且需要非常高溫的板坯再加熱處理以便溶解有待以期望尺寸分布再次析出的元素。這種高的板坯再加熱溫度從成本、環境和工藝的角度來看是不合意的。

由薄的鑄造板坯(即厚度小于100毫米的板坯)開始的GOES制造面臨凝固顯微組織(柱狀晶粒，稱為“難熔”晶粒)的強繼承性的問題，這不利于在最后的高溫退火開始前控制所需織構和均勻的晶粒組織。由于難熔晶粒相對大的尺寸和熱軋期間的高溫，難熔晶粒傾向于通過變形和恢復而延長。克服該問題的一種方法是通過使用相對高的碳含量以便在熱軋期間激活奧氏體-鐵素體轉變(由相變引發的再結晶)。遺憾的是，在鑄造期間發生偏析現象以及對通過最終厚度帶材的脫碳退火以消除帶材中較高碳量的需要導致了較高的生產成本。

已知的是，由于通過在線(in-line)加工薄板坯能夠進行溫度的有利控制，薄板坯連鑄機適于生產磁性鋼片材。JP?2002212639A描述了一種制造晶粒取向磁性鋼片材的方法，其中將硅鋼熔體形成為厚度為30-140毫米的薄鋼板坯。在DE19745445中，制造硅鋼熔體，將其連鑄成厚度為25-100毫米的鑄坯(strand)。該鑄坯在凝固過程期間冷卻至不低于700℃的溫度并分成薄板坯。該薄板坯隨后于在線均勻化爐中均勻化。以此類方式加熱的薄板坯隨后在多機架熱軋機中連續軋制從而形成厚度＜＝3.0毫米的熱軋帶材。DE19745445中的關鍵之處在于避免了在1000℃附近的變形以防止軋制期間的熱延性問題。盡管現有技術中記載了對于實際應用的廣泛建議，但使用鑄造機(其中典型鑄造厚度通常為40-100毫米的鑄坯并隨后分成薄板坯)用于制造晶粒取向磁性鋼片材仍然是例外情形，因為存在特殊的要求，這些要求起因于與熔融金屬組成和加工控制相關的磁性鋼片材的制造。

本發明的一個目的是提供基于薄板坯鑄造技術的制造具有優異磁性能的晶粒取向電工鋼帶材的低成本方法。

本發明的目的還在于提供基于薄板坯鑄造技術的制造具有優異且一致的磁性能的晶粒取向電工鋼帶材的方法。

通過如權利要求1所述的方法實現了這些目的中的一個或多個。

該方法基于由熔融的硅合金鋼開始制造厚度為0.7至4.0毫米的熱軋帶材，所述硅合金鋼在連鑄設備中鑄造成厚度為50至100毫米并具有指定組成的板坯。

以最終固體鑄坯的厚度通過連鑄板坯來獲得快速凝固，所述最終固體鑄坯具有50至100毫米的厚度。該鑄坯優選在少于300秒內快速凝固。如果凝固時間太長，例如，長于300秒，則發生諸如Si、C、S、Mn、Cu的元素的偏析現象，這導致化學組成和晶體結構的不合意的局部不均勻。

鑄坯的厚度必須不低于50毫米以保證熱軋期間足夠的變形潛力。

為了制造具有優異的磁性能的最終產品GOES，熔融合金必須具有如權利要求1所規定的化學組成。