[发明专利]一种高磁感取向硅钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高磁感取向硅钢，其除了Fe及不可避免的杂质元素以外还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：Si：2.9～4.5％；C：0.03～0.08％；Als：0.015～0.035％；N：0.003～0.010％；Mn：0.05～0.20％；P：0.01～0.08％；Sn：0.03～0.30％；V≤0.0100％；Ti≤0.0100％；其中，高磁感取向硅钢二次晶粒尺寸为10～30mm。本发明还公开了上述高磁感取向硅钢的脱碳退火、渗氮和初次晶粒尺寸调整的退火工艺，其步骤包括：在脱碳退火炉内的第一段进行加热，然后在第二段进行脱碳和初次再结晶，在第三段进行渗氮；在第四段进行初次晶粒尺寸调整，使得调整后的平均初次晶粒尺寸为14～28μm，Goss晶粒相对尺寸系数为1.1～1.8，其中Goss晶粒相对尺寸系数＝Goss晶粒平均尺寸/平均初次晶粒尺寸。相应地，本发明还公开了上述高磁感取向硅钢的制造方法。

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种取向硅钢及其制造方法。

背景技术

取向硅钢是电力和国防工业不可或缺的软磁材料。取向硅钢由具有被称为Goss织构的晶粒组成，其Goss织构用Miller指数表示为{110}001，晶粒的{110}晶面平行于轧制平面，晶粒的001晶向平行于轧制方向，从而在定向磁场下具有最佳的易磁化性能，充分利用磁晶各向异性实现多晶体材料的最佳磁性能。采用取向硅钢制成的变压器铁心，在定向磁场的工况下，其极高的磁感应强度和极低的铁损可显著节省材料和电能。

一般来说，通常采用铁损P_17/50和磁感应强度B₈来表征取向硅钢磁性能水平，其中P_17/50表示在磁感应强度为1.7T、频率为50Hz时，单位kg试样的铁损；B₈表示对应于磁场强度为800A/m时的磁感应强度。

为了提升变压器效率，根本措施是要改善铁心材料的磁性能，这需要铁心的材料具有铁损低、磁感应强度高的性能。其中，铁损既决定于材料本身，也决定于材料在交变磁场中的工作频率和磁感应强度等的影响。磁感应强度则主要受晶粒取向度的影响，材料的磁感应强度可以随晶粒取向度增高而增加。

按照磁感应强度B₈进行区分，取向硅钢可分为普通取向硅钢(B₈＜1.88T)和高磁感取向硅钢(B₈≥1.88T)两大类。其中，传统的高磁感取向硅钢为高温板坯加热工艺，以AlN与MnS为抑制剂，其不足之处在于：为了使抑制剂充分固溶，板坯的加热温度通常需达到1400℃，而这是传统加热炉的极限水平。此外，由于板坯加热温度高，导致能源消耗大，加热炉利用率低、寿命短，板坯烧损大、热卷边裂严重、成材率低，因此，制造成本非常高。

鉴于现有技术中存在的缺陷与不足，越来越多的研究人员致力于如何降低取向硅钢板坯加热温度。目前，按照板坯加热温度范围来对改进方法进行区分，其主要改进路径有两种：一种是中温板坯加热工艺，板坯加热温度在1250～1320℃，采用Cu₂S作为主要抑制剂；另一种是低温板坯加热工艺，板坯加热温度在1100～1250℃，在后工序采用渗氮方法导入AlN等抑制剂。其中，由于低温板坯加热工艺，可以实现较低成本地生产制造高磁感取向硅钢，因而其应用较多。