[發明專利]一種取向高硅電工鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201310734401.5
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103725995A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 沙玉輝;左良;柳金龍;姚勇創;張芳
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/06;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/16;C21D8/12
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種取向高硅電工鋼的制備方法。

背景技術

電工鋼是電力電子設備的主要鐵芯材料，隨硅含量增大，電工鋼的磁導率增加、電導率和磁致伸縮系數下降，所以硅含量重量百分比為4.0~7.0%的高硅電工鋼相對普通電工鋼（Si＜3.5%）具有低鐵損和低噪音優勢；但受制于高硅電工鋼的本征硬脆性，目前只有日本的JFE鋼鐵公司采用化學氣相沉積法實現了批量生產（日本公開號為JP63227717A、JP63069915A的專利）。近年來，圍繞無取向高硅電工鋼，中國東北大學和北京科技大學采用軋制方法，研究了無取向高硅電工鋼板帶的制備技術，并且在無取向高硅電工鋼超薄帶和磁性能優化方面取得進展（公開號為CN102172824B，CN101049669A和CN102126110B，CN102151695B，CN101886215A的專利）；上海大學采用擴散沉積的方法，可實現連續制備硅含量不低于6.5%的高硅電工鋼（公開號為CN103014613的專利）。

電工鋼具有磁各向異性，故具有強η（<001>//RD，RD是軋向）織構的取向電工鋼沿軋向具有明顯高于無取向電工鋼的磁性能；硅重量百分含量小于3.5%的取向電工鋼通常分為兩類：普通取向電工鋼（CGO）和高磁感取向電工鋼（Hi-B）。取向電工鋼的制造工藝和設備復雜，成分控制嚴格，雜質含量要求極低，制造工序長和影響磁性能因素多，因此其產品質量常被認為是衡量一個國家特殊鋼制造技術水平的重要標志；取向電工鋼在制造過程中，一般需要使用被稱作抑制劑的第二相顆粒，其作用是在最終的高溫退火過程中促進二次再結晶發生；普通取向電工鋼生產技術由Goss在1934年發明，以MnS作為抑制劑，采用二次中等壓下率冷軋。高磁感取向電工鋼的主要制造方法有三種：（1）以新日鐵為代表，采用AlN第二相顆粒為主、MnS第二相顆粒為輔的抑制劑以及一次大壓下率冷軋法，是目前最通用的高磁感取向電工鋼生產方法；（2）以JFE為代表，采用Sb、Mo、MnSe第二相顆粒或MnS第二相顆粒為抑制劑以及二次冷軋法；（3）美國鋼鐵公司采用B、MnSe第二相顆粒或MnS第二相顆粒為抑制劑以及一次冷軋法。

取向高硅電工鋼（硅的重量百分含量為4.0~7.0%）的制造技術只有日本的鋼鐵生產企業報道過，國內尚不具備；在日本專利平4-80321中，采用AlN第二相顆粒為主抑制劑的方案，將酸溶鋁控制在0.012~0.048%范圍內，獲得了取向高硅電工鋼；但高硅電工鋼脆性大，為了保證連續成形和高成材率，從冶煉開始到最終的成品退火，每道工藝流程都需要考慮成形性的需求，如果再考慮抑制劑的控制要求，生產過程中的工藝參數窗口范圍將極其狹窄，不利于大工業生產的連續穩定進行。例如，根據普通硅含量取向硅鋼的生產工藝，采用MnS、AlN第二相顆粒的抑制劑方案，板坯需要在1300℃以上加熱使初生MnS固溶到基體中；而高硅鋼中的高硅含量導致熔點降低，經1300℃以上高溫加熱的高硅電工鋼板坯在熱軋時容易開裂，成材率大幅下降。即使對于采用板坯低溫加熱技術的取向硅鋼生產流程，板坯仍需進行1200℃左右的長時間加熱。此外，無論是MnS、AlN或是其它基于第二相顆粒作為抑制劑的取向高硅鋼方案，都要面對抑制劑行為的精細控制與成形過程精細控制的沖突問題，都增加了鋼板中對磁性不利的S、N等抑制劑形成元素，這些元素必須經高溫凈化退火工序去除，而高溫凈化退火通常在1200℃下的純氫氣中長時間進行，能耗大、效率低。綜上所述，針對磁性能優異、加工性差、生產復雜的取向高硅電工鋼，開發不利用第二相顆粒作為抑制劑的制造取向高硅電工鋼是目前急需解決的問題。

發明內容

針對現有取向高硅電工鋼在制備技術上存在的上述問題，本發明提供一種取向高硅電工鋼的制備方法，不使用AlN、MnS、Cu₂S等各種第二相顆粒作為抑制劑，通過嚴格控制軋制和退火工藝參數，即可實現完善的二次再結晶，從而獲得高磁感取向高硅電工鋼板。

本發明的取向高硅電工鋼的制備方法按以下步驟進行：

1、按設定成分冶煉并在1400~1600℃澆鑄成鑄坯，其成分按重量百分比含C?0.05~0.30%，Si?4.0~7.0%，Mn?0.01~1.0%，Als?0~0.20%，Sn?0~0.50%，Sb?0~0.50%，Cu?0~0.50%，Mo?0~0.10%，Ni?0~0.50%，N≤0.01%，S≤0.02%，P≤0.10%，余量為Fe；