[发明专利]一种高磁感取向硅钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及取向硅钢及其生产方法，尤其涉及一种高磁感取向硅钢及其生产方法。

背景技术

传统高磁感取向硅钢的基本化学成分为Si 2.0～4.5%，C 0.03～0.10%，Mn 0.03～0.2%，S 0.005～0.050%，Als（酸溶铝）0.02～0.05%，N 0.003～0.012%，有的成分体系还含有Cu、Mo、Sb、B、Bi等元素中的一种或多种。

传统高磁感取向硅钢的生产方法为：首先用转炉（或电炉）炼钢，经二次精炼及合金化，连铸成铸坯；接着铸坯在专用高温加热炉内加热到约1400℃，并保温45min以上，使有利夹杂物充分固溶；然后进行热轧，层流冷却后卷取，在热轧板常化过程中硅钢基体内析出细小弥散的第二相质点，获得有效抑制剂；再将热轧板冷轧到成品厚度后脱碳退火，把钢板中的[C]脱到不影响成品磁性能的程度（一般应在30ppm以下），并涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂；再次进行高温退火，在高温退火过程中，钢板发生二次再结晶、形成硅酸镁底层并完成净化处理（除去钢中的S、N等对磁性能有害的元素），获得取向度高、铁损低的高磁感取向硅钢；最后经过涂布绝缘涂层和拉伸退火，得到商业应用形态的取向硅钢产品。

传统生产方法以MnS+AlN为抑制剂。抑制剂来源于铸坯中固有的夹杂物，这些夹杂物在炼钢浇铸过程中形成，且尺寸普遍粗大。为了获得稳定的磁性能，必须使铸坯中粗大MnS等抑制剂充分固溶，加热温度最高需达到1400℃，这是传统加热炉的极限水平。此外，由于加热温度高，铸坯烧损大、加热炉需频繁修补，利用率低。同时，能耗高，热轧卷的边裂大，致使冷轧工序生产困难，成材率低，成本也高。

为了降低铸坯加热温度，必须在抑制剂中排除MnS或弱化MnS的作用，而以AlN、Cu₂S等取而代之。这是因为，AlN和Cu₂S等固溶温度比MnS低，更适合实现低温加热。但当铸坯加热温度降低至一定温度后，会导致抑制剂的不充分固溶，难以稳定获得高磁感取向硅钢。

目前典型的降低铸坯加热温度的工艺路径可概括为：

（1）AlN+后期渗氮工艺：在炼钢时添加微量铝元素，主要用于生产高磁感取向硅钢。其成分要求S的质量分数<0.007%，在脱碳退火后进行渗氮处理。该工艺主要特点为，在脱碳退火后钢带需经750℃×30sec的渗氮处理。高温退火升温过程中形成（A1,Si）N质点，在二次再结晶发生前阻碍初次晶粒长大。脱碳退火后初次晶粒的合适尺寸为18～30μm。该工艺可以将铸坯加热温度降低至1200℃以下，是目前取向硅钢工业生产中铸坯加热所采用的最低温度。但该工艺对炼钢成分、初次晶粒尺寸及渗氮均一性等过程参数要求高，稳定控制磁性能的难度大。此外，脱碳后渗氮也增加了底层的控制难度。

（2）加Cu先天抑制剂工艺：以Cu₂S作为主要抑制剂，Cu₂S经1250～1300℃加热实现完全固溶。热轧过程中析出的细小弥散Cu₂S质点起到抑制剂作用，而热轧板中残存的粗大MnS颗粒不起抑制作用。但无法稳定生产高磁感取向硅钢。

综上可以看出，目前成熟的高磁感取向硅钢生产工艺主要有两类：高温工艺（以MnS+AlN为抑制剂）和低温工艺（AlN+渗氮处理）。其中，高温工艺的最大不足是铸坯加热温度过高，生产成本高；低温工艺的最大不足在于铸坯中夹杂物形态（AlN、MnS或Cu_xS）很难控制，导致后续退火工艺窗口窄，稳定控制磁性能与底层质量的难度大。

中国专利公开号CN1138107A公开了一种“高磁通密度低铁损晶粒取向的电磁钢板及其制造方法”，其含有Si：2.5～4.0wt%，Al：0.005～0.06wt%，并且该钢板的各个晶粒之中，按面积率计，至少95%由直径为5～50mm的粗大的二次再结晶晶粒组成，其(001)轴相对于该钢板的轧制方向在5°以内，而(001)轴相对于板面垂直方向在5°以内；在这种粗大的二次再结晶晶粒中或者晶界中,存在直径为0.05～2mm的细小晶粒，其(001)轴与粗大的二次晶粒的(001)轴的相对角度在2～30°。