[發(fā)明專利]一種底層質(zhì)量?jī)?yōu)良的高磁感取向硅鋼及生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011300517.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112522613B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉敏;胡守天;王雄奎;劉婷;吳章漢;杜玉泉;宋剛;丁哲;李勝金;黨寧員
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/02
• 分類號(hào): C22C38/02;C22C38/06;C22C38/04;C22C38/16;C22C33/04;C21D8/12;C21D3/04;C23C8/26;C23C8/10;C21D1/26;C21D9/00;C23F17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

一種底層質(zhì)量?jī)?yōu)良的高磁感取向硅鋼，其組分及wt%含量為：C:0.032~0.063%、Si:3.01~3.73%、Als:0.015~0.028%、Mn:0.043~0.079%、Cu:0.052~0.072%、N:0.0057~0.0065%、S:0.004~0.007%；生產(chǎn)方法：冶煉并連鑄成坯后加熱；熱軋、酸洗?；耙淮卫滠?；脫碳并形成薄氧化層；滲氮處理；氧化并再次形成厚氧化層；氧化鎂的涂覆及干燥；涂覆隔離劑并干燥；高溫退火；拉伸平整退火，涂絕緣涂層待用。本發(fā)明通過(guò)加入Cu，有效避免初次晶粒過(guò)大，以避免在高溫退火時(shí)產(chǎn)生大量N2，造成露金及鼓泡缺陷，提高硅酸鎂底層的均勻性；通過(guò)較高的溫度滲氮，使所滲入鋼板的氮不僅進(jìn)入基體較深，且在鋼板的厚度方向分布均勻，在后續(xù)高溫退火中較穩(wěn)定，在凈化階段也比較穩(wěn)定，使氮?dú)饩徛尫牛乐沽舜罅康獨(dú)饩奂F(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種取向硅鋼及其生產(chǎn)方法，確切地屬于一種高磁感取向硅鋼及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

高磁感取向硅鋼是一種重要的軟磁材料，廣泛應(yīng)用于大型變壓器等輸變電產(chǎn)品中。目前，高磁感取向硅鋼一般有兩種生產(chǎn)方法：一種生產(chǎn)方法為保證抑制劑的固溶，需要在軋制之前將鑄坯加熱到1360℃以上；另一種方法中鑄坯的加熱溫度大大降低，但是后工序需要進(jìn)行滲氮處理。由于前一種方法在熱軋工序存在能耗高、成材率低等一系列問(wèn)題，后一種在較低溫度下高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)方法更多的被采用。

低溫高磁感取向硅鋼的制造工藝主要包括：煉鋼→連鑄→熱軋→酸洗常化→冷軋→脫碳退火→滲氮→涂覆氧化鎂隔離劑→高溫退火→拉伸平整退火→涂覆絕緣涂層→精整等步驟。

由于在低溫取向硅鋼的生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的脫碳退火，以便將鋼中的C含量降低到20ppm以下，同時(shí)在鋼帶表面形成一層氧化膜。另一方面，由于鑄坯加熱溫度較低，鋼中的抑制劑不足，需要在脫碳后進(jìn)行滲氮處理從而形成足夠的AlN抑制劑來(lái)控制晶體取向，再在鋼帶表面涂覆一層氧化鎂隔離劑。涂敷的氧化鎂與脫碳退火形成的氧化膜在高溫退火時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2MgO+SiO₂→Mg₂SiO₄，形成硅酸鎂底層，鋼帶完成二次再結(jié)晶，最后在其外表面涂敷磷酸鹽絕緣涂層，形成硅酸鎂底層和磷酸鹽絕緣涂層的雙層結(jié)構(gòu)。這種雙層結(jié)構(gòu)會(huì)在鋼帶表面產(chǎn)生張力，張力通過(guò)玻璃膜作用在鋼帶上，從而降低了取向電工鋼片的鐵損。

但是，在這種低溫高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的脫碳退火后還必須進(jìn)行滲氮處理等特殊工藝，導(dǎo)致產(chǎn)品在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中很容易產(chǎn)生一種局部區(qū)域底層脫落的缺陷，其宏觀表現(xiàn)為表面亮點(diǎn)(點(diǎn)狀露金)。這些缺陷導(dǎo)致鋼帶暴露，以致外觀惡化。同時(shí)，玻璃膜的缺陷會(huì)導(dǎo)致鐵損性能惡化。

對(duì)點(diǎn)狀露金缺陷試樣的分析表明：缺陷部位的硅酸鎂底層已經(jīng)脫落，缺陷部位放大可以發(fā)現(xiàn)，缺陷周邊的底層均較厚，用FiB切割后觀察底層厚度可達(dá)4μm，而正常部位的底層厚度一般約為1-2μm，同時(shí)整個(gè)試樣的表面上還出現(xiàn)較多的鼓包。用離子束顯微鏡(FIB)切開沒(méi)有破裂的鼓包，觀察其截面形貌可以發(fā)現(xiàn)：部分較大的鼓包下方可以觀察到較大的孔洞。

可以推測(cè)：玻璃膜的缺陷是由于氮?dú)夥e聚在玻璃膜和鋼帶之間的界面上而產(chǎn)生的。因此，如果氮?dú)馊菀追e聚的部位很多，玻璃膜的缺陷很容易發(fā)生。另一方面可以想象，如果局部區(qū)域玻璃膜的厚度不均勻，氮?dú)夂苋菀自诤癖〔痪鶆虻牡胤骄奂?/p>

通過(guò)對(duì)硅酸鎂底層的表面微觀形貌(100倍)圖片中的鼓包數(shù)量統(tǒng)計(jì)(對(duì)于一件試樣取10個(gè)視場(chǎng)分析取均值發(fā)現(xiàn))，結(jié)果表明：鼓包數(shù)量越多點(diǎn)狀露金發(fā)生的概率越大，當(dāng)鼓包數(shù)量大于8時(shí)，點(diǎn)狀露金的發(fā)生的概率高達(dá)50％。一般而言，鼓包的數(shù)量越多時(shí)，底層厚度的均勻性越差，鼓包附近的硅酸鎂底層越厚。因此提高底層的均勻性，避免出現(xiàn)這種局部過(guò)厚的硅酸鎂底層，同時(shí)適當(dāng)減少滲氮量，減少在高溫凈化階段氮?dú)獾漠a(chǎn)生，進(jìn)而減少或杜絕產(chǎn)生這種鼓包的現(xiàn)象能夠有效的降低硅酸鎂底層的讓步率。

表1鼓包數(shù)量與點(diǎn)狀露金的概率