專利名稱：一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于取向電工鋼板技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
對于薄板坯連鑄機，冷卻強度大，冷卻速度快。在快速凝固過程中析出的氧化物、硫化物和氮化物細小。后滕裕規(guī)等的實驗研究表明(后滕裕規(guī)等急速凝固時鋼中氧化物的析出特性，鐵と鋼，1997，vol.83，No.12，p.61。周德光，傅杰，王中丙，李晶，許中波，柳得魯，康永林，陳貴江，李烈軍CSP薄板坯的鑄態(tài)組織特征，2002年薄板坯連鑄連軋國際研討會，廣州，2002年12月。柳得魯，陳南京，霍向東，王元立，傅杰，康永林EAF-CSP工藝低碳鋼中的納米級沉淀粒子研究，2002年薄板坯連鑄連軋國際研討會，廣州，2002年12月)，當(dāng)快速凝固時時，氧化物、硫化物和氮化物尺寸細小。對于取向電工鋼，希望析出的MnS和AlN等析出物細小和均勻，薄板坯連鑄工藝對于取向電工鋼的生產(chǎn)有利。
由于薄板坯鑄態(tài)組織晶粒尺寸細小均勻、析出物細小均勻，靠近鑄坯表面層和中心層的差別很小，偏析也少，因此，薄板坯工藝有利于生產(chǎn)取向電工鋼(阿姆科的Conroll連鑄-連軋廠的運行效果，《國際鋼時代》中文版，1998年9月，p.8)。
另外，對于薄板坯連鑄連軋工藝，由于連鑄坯全部直接軋制，沒有鑄坯的冷卻一再加熱過程，可以充分利用鑄坯的熱量，大量節(jié)約能源，與傳統(tǒng)的厚板坯工藝相比，可節(jié)約能源60％(謝泰豐，梁永林不同流程連鑄連軋工藝的綜合經(jīng)濟比較與選擇，軋鋼，18(2001)，No.2，pp.25-27)。對于取向電工鋼，不僅可以大量節(jié)約能源，還可避免連鑄坯的冷卻過程和再加熱過程中可能出現(xiàn)的內(nèi)部裂紋甚至斷坯而造成的廢品率增加。對于取向電工鋼，由于鑄坯的溫度均勻性好，邊裂減少(阿姆科的Conroll連鑄-連軋廠的運行效果，《國際鋼時代》中文版，1998年9月，p.8)。由此可見，薄板坯工藝與傳統(tǒng)的厚板坯工藝相比，成材率提高。
目前，工業(yè)上采用板坯低溫加熱工藝的生產(chǎn)方法是以AlN為抑制劑，二次再結(jié)晶開始之前進行滲氮處理(Fortunati et alUs patent，Patent No.Us 6296719B1，October 2，2001；原勢二郎等微合金化提高退火后磁感的取向電工鋼的生產(chǎn)方法，武鋼技術(shù)，35(1997)，第6期，pp.48-50)，或者以AlN為主抑制劑，以Cu2S和MnS為輔助抑制劑(Chol Gyu Seung etal浦項取向電工鋼板生產(chǎn)采用低溫板坯加熱工藝，武鋼技術(shù)，35(1997)，第8期，pp.48-50)。其手段就是向鋼中滲氮，使之與鋼中原有的元素結(jié)合，形成有抑制劑功能的AlN析出物。板坯低溫加熱工藝中所采用的抑制劑主要為AlN，因為AlN的固溶溫度比MnS的要低，更適合實現(xiàn)低溫加熱。按AlN方案將板坯加熱溫度降到1150～1200℃時，為獲得完整的二次再結(jié)晶組織、高磁性和好的玻璃膜，必須作相應(yīng)的成分調(diào)整和工藝改進。新日鐵研究的Hi-B新工藝(小松肇等磁束密度の高い一方向性硅素鋼板の制造方，Int.cC21D8/12，日本公開特許公報，特公昭62240315.1987.02.21)的特點是以AlN為抑制劑，板坯加熱溫度降到1150～1250℃，脫碳退火后在含NH3的H2+N2氣氛中進行滲氮處理，采用一次冷軋法可生產(chǎn)0.18～0.50mm厚產(chǎn)品，且更易制成無玻璃膜的新產(chǎn)品。住友金屬提出以AlN為抑制劑的低碳1.5％Mn2.2％si的取向電工鋼工藝來降低板坯加熱溫度(何忠治編著，電工鋼，北京冶金工業(yè)出版社，1996，796，802-803，811-813，839-840；何忠治電工鋼的最近發(fā)展，金屬功能材料，1997，4(6)pp.243～245)。韓國浦項鋼鐵公司提出以AlN為主抑制劑，Cu2S和MnS為輔助抑制劑，板坯在1250～1320℃加熱，生產(chǎn)一般取向電工鋼及高磁感取向電工鋼工藝(Chol Gyu Seung et al浦項取向電工鋼板生產(chǎn)采用低溫板坯加熱工藝，武鋼技術(shù)，35(1997)，第8期，pp.48-50)。其板坯成分為C 0.035％～0.05％，Si2.9％～3.3％，P＜0.015％，Als 0.011％～0.017％，N 0.008％～0.012％，S＜0.007％，Ni和/或Cr 0.06％～0.08％，Mn 0.32％，Cu＜0.6％，且Mn/s≥20.0，Cu/Mn＞1.5。
工業(yè)生產(chǎn)取向電工鋼一直采用的鑄坯高溫加熱工藝，可以獲得穩(wěn)定的高磁性，但缺點是氧化渣多，燒損量可達5％，成材率低；要經(jīng)常清理爐底，產(chǎn)量降低；燃料費用高；爐子壽命短；制造成本高；產(chǎn)品表面缺陷多。
取向電工鋼的制造一直在試圖降低鑄坯的加熱溫度。新日鐵和住友金屬降低板坯加熱溫度的主要方法為以AlN為主抑制劑，進行滲氮處理，工藝環(huán)節(jié)多，技術(shù)復(fù)雜，難度高。韓國浦項鋼鐵公司以AlN為主抑制劑，Cu2S和MnS為輔助抑制劑的成分復(fù)雜、加熱溫度高、最終退火溫度高。美國的薄板坯工藝以AlN為主抑制劑，以MnS/MnSe和Cu2S以及Sn為輔助抑制劑，成分復(fù)雜、需要高溫常化(Fortunati et alUS patent，Patent No.Us 6296719B1，October 2，2001)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)成分合理、制造成本低、可省略熱軋板?；?退火)、加熱溫度和最終高溫退火溫度低、磁感高、鐵損低、生產(chǎn)工藝簡單的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板及其制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是薄板坯工藝的厚度為50～120mm，板坯的化學(xué)成分是C為0.030～0.050wt％、Si為2.9～3.3wt％、Als為0.001～0.04wt％、Nb為0.01～0.12wt％、N為0.004～0.012wt％、P為＜0.015wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，抑制劑為AlN和Nb(C，N)；先將板坯加熱至1150～1300℃，保溫2～5小時；再進行熱軋，快速冷卻和卷??；然后按一次或者二次冷軋法，軋制至板厚≤0.30mm；再進行脫碳退火，涂氧化鎂隔離層后成卷，最后進行高溫退火。
其中薄板坯工藝是，板坯拉速為3～6m/min，鋼水過熱度為20～40℃，板坯的等軸晶率為30-80％。抑制劑Nb(C，N)為NbC、NbN、Nb(CN)中的一種或一種以上的混合析出物。
熱軋工藝的最后1～3道次的壓下率在10～30％，終軋溫度為800～1050℃，軋制后馳豫時間1～1000秒，馳豫是指在溫度基本不變的情況下保持一定時間。然后進行快速冷卻，冷卻速度為10～200℃/秒，得到析出物和組織都細小均勻適當(dāng)?shù)臒彳垘Ь?，取消熱軋帶卷的?；嘶稹?br> 一冷軋法為一次冷軋大壓下，總壓下率≥80％，直接進行脫碳退火；二次冷軋法為第一次冷軋后進行中間退火，中間退火溫度為800～1050℃，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為1～50℃，在爐時間為5～3000秒，第二次冷軋壓下率為40～70％，二次冷軋法的中間厚度為0.50～0.90mm。
脫碳退火溫度在900℃以下，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為25～55℃，在爐時間小于1～60分鐘；高溫退火期間，快速加熱至400℃，以10～100℃/小時加熱速度加熱至600℃，再以15～50℃/小時速度加熱至1100～1200℃，保溫為15～30小時，然后冷卻；在400～1200℃加熱過程采用保護氣氛N225％+H275％，保溫階段用保護氣100％ H2。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過合理設(shè)計取向電工鋼的成分，選擇AlN和Nb(C，N)為抑制劑，板坯在1200～1320℃溫度范圍加熱，經(jīng)熱軋、冷軋及熱處理，尤其是通過控制熱軋各道次壓下量和終軋溫度以及熱軋帶弛豫和冷卻得到均勻細小的析出物和組織。本發(fā)明在不增加新設(shè)備的情況下，即可制造出具有(110)(001)高取向度二次再結(jié)晶、磁感高、鐵損低的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板。
本發(fā)明的鋼種化學(xué)成分設(shè)計合理、生產(chǎn)工藝簡單、可省略熱軋板?；?退火)、加熱溫度和最終高溫退火溫度低。主要表現(xiàn)在1、由于薄板坯連鑄機冷卻強度大，冷卻速度快，得到的組織比較細小，在快速凝固過程中析出的碳化物和氮化物均勻細小。同時由于薄板坯連鑄坯沒有冷卻一再加熱過程，與傳統(tǒng)厚板坯工藝相比，抑制劑的固溶溫度可以適當(dāng)降低。
2、本發(fā)明由于采用由于AlN和Nb(C，N)作為抑制劑，它們的固溶溫度比MnS低，因此可以把板坯加熱溫度降至1150～1300℃。
3、由于薄板坯連鑄機冷卻強度大，冷卻速度快，在快速凝固過程中析出的碳化物和氮化物和氮化物均勻細小，再通過控制熱軋各道次壓下量、終軋溫度、熱軋帶弛豫和快速冷卻可以得到均勻細小的析出物和組織，因此省略熱軋板?；嘶??；?。
4、通過調(diào)整Als、Nb、C、N的含量，以及通過控制熱軋各道次壓下量、終軋溫度、熱軋帶弛豫和快速冷卻得到均勻細小的析出物和組織，可以保證晶粒長大抑制劑強度，顯著抑制一次晶粒長大，獲得穩(wěn)定磁性，確保磁性高于一般取向電工鋼板水平，獲得B10≥1.89T的高磁感取向電工鋼，從而改進晶粒取向電工鋼板的制造方法。
5、由于采用AlN和Nb(C，N)為抑制劑，可以采用較低的最終退火溫度(1100～1200℃)，獲得高磁感的取向電工鋼。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步描述。
實例1 一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法一種新鋼種取向電工鋼，板坯厚度為60mm，其化學(xué)成分是C為0.035wt％、Si為3.12wt％、Als為0.02wt％、Nb為0.04wt％、N為0.0080wt％、P為0.013wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
板坯拉速為4.5m/min，鋼水過熱度為20～30℃，得到等軸晶率在55％的電工鋼鑄坯。電工鋼薄板坯的保溫溫度為1190℃，保溫2小時。再進行熱軋，熱軋軋至2.2mm；熱軋工藝的最后3道次的壓下率在15％，終軋溫度為900℃，軋制后馳豫時間40秒。然后進行快速冷卻和卷取，冷卻速度為40℃/秒。得到析出物和組織都細小均勻的熱軋帶卷，取消熱軋帶卷的?；嘶?。
再采用二次冷軋法，一次冷軋至0.7mm，然后進行中間退火，中間退火溫度為900℃，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為25℃，在爐時間為600秒，第二次冷軋壓下率為57％，軋至最終厚度為0.30mm。
然后進行脫碳退火，脫碳退火溫度在880℃進行，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為25℃，在爐時間小于0.8小時。
最后涂氧化鎂隔離層、成卷、高溫退火。高溫退火期間，快速加熱至400℃，以10～100℃/小時加熱速度加熱至650℃，再以20℃/小時速度加熱至1180℃，在1180℃保溫20小時，然后冷卻。在400～1180℃加熱過程采用保護氣氛N225％+H275％，保溫階段用保護氣100％ H2。
本實施例1的鋼種化學(xué)成分設(shè)計合理、生產(chǎn)工藝簡單、可省略熱軋板?；?退火)、加熱溫度和最終高溫退火溫度低。本實施例1在不增加新設(shè)備的情況下，即可制造出具有(110)(001)高取向度二次再結(jié)晶、磁感高、鐵損低產(chǎn)品質(zhì)量提高的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板。經(jīng)測定，板坯化學(xué)成分和成品磁性結(jié)果如表1所示表1 板坯成分及成品磁性

實例2 一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法一種新鋼種取向電工鋼板，板坯厚度為60mm，其化學(xué)成分是C為0.045wt％、Si為3.18wt％、Als為0.01wt％、Nb為0.09wt％、N為0.010wt％、P為0.014wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
鑄坯拉速為4.3m/min，鋼水過熱度為20～30℃，得到等軸晶率在60％的電工鋼鑄坯。電工鋼薄板坯的保溫溫度為1200℃，保溫2小時。再進行熱軋，快速冷卻和卷取。熱軋軋至2.2mm，熱軋工藝的最后2道次的壓下率在25％，終軋溫度為950℃，軋制后馳豫時間60秒。然后進行快速冷卻，冷卻速度為40℃/秒。得到析出物和組織都細小均勻適當(dāng)?shù)臒彳垘Ь?，本實施例取消熱軋帶卷的?；嘶稹?br> 再用二次冷軋法進行冷軋，第一次冷軋至0.7mm，然后進行中間退火，中間退火溫度為1000℃，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為45℃，在爐時間為900秒，第二次冷軋壓下率為57％，軋至最終厚度為0.30mm。
然后進行脫碳退火，脫碳退火溫度在890℃進行，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為35℃，在爐時間小于0.9小時。
最后涂氧化鎂隔離層、成卷、高溫退火。高溫退火期間，快速加熱至400℃，以10～100℃/小時加熱速度加熱至650℃，再以20℃/小時速度加熱至1200℃，在1200℃保溫20小時，然后冷卻。在400～1200℃加熱過程采用保護氣氛N225％+H275％，保溫階段用保護氣100％ H2。
本實施例2的鋼種化學(xué)成分設(shè)計合理、生產(chǎn)工藝簡單、可省略熱軋板常化(退火)、加熱溫度和最終高溫退火溫度低。本實施例2在不增加新設(shè)備的情況下，即可制造出具有(110)(001)高取向度二次再結(jié)晶、磁感高、鐵損低產(chǎn)品質(zhì)量提高的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板。經(jīng)測定，板坯化學(xué)成分和成品磁性結(jié)果如表2所示表2 板坯成分及成品磁性

實例3 一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法一種新鋼種取向電工鋼板，板坯厚度為60mm，其化學(xué)成分是C為0.040wt％、Si為3.15wt％、Als為0.03wt％、Nb為0.06wt％、N為0.0090wt％、P為0.014wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
鑄坯拉速為5.0m/min，鋼水過熱度為20～30℃，得到等軸晶率在65％的電工鋼鑄坯。電工鋼薄板坯的保溫溫度為1210℃，保溫2小時。再進行熱軋，快速冷卻和卷??；熱軋軋至2.2mm，熱軋工藝的最后3道次的壓下率在20％，終軋溫度為930℃，軋制后馳豫時間50秒，然后進行快速冷卻，冷卻速度為50℃/秒，得到析出物和組織都細小均勻適當(dāng)?shù)臒彳垘Ь?，本實施例取消熱軋帶卷的常化退火?br> 然后利用一次冷軋法進行冷軋，直接冷軋至0.3mm。再進行脫碳退火，脫碳退火溫度在890℃進行，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為45℃，在爐時間小于0.9小時；涂氧化鎂隔離層后成卷。
最后進行高溫退火。高溫退火期間，快速加熱至400℃，以10～100℃/小時加熱速度加熱至650℃，再以20℃/小時速度加熱至1190℃，在1190℃保溫20小時，然后冷卻。在400～1190℃加熱過程采用保護氣氛N225％+H275％，保溫階段用保護氣100％ H2。
本實施例3的鋼種化學(xué)成分設(shè)計合理、生產(chǎn)工藝簡單、可省略熱軋板?；?退火)、加熱溫度和最終高溫退火溫度低。本實施例3在不增加新設(shè)備的情況下，即可制造出具有(110)(001)高取向度二次再結(jié)晶、磁感高、鐵損低產(chǎn)品質(zhì)量提高的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板。經(jīng)測定，板坯化學(xué)成分和成品磁性結(jié)果如表3所示表3 板坯成分及成品磁性

權(quán)利要求
1.一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于薄板坯工藝的厚度為50～120mm，板坯的化學(xué)成分是C為0.030～0.050wt％、Si為2.9～3.3wt％、Als為0.001～0.04wt％、Nb為0.01～0.12wt％、N為0.004～0.012wt％、P為＜0.015wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，抑制劑為AlN和Nb(C，N)；先將板坯加熱至1150～1300℃，保溫2～5小時；再進行熱軋，快速冷卻和卷?。蝗缓蟀匆淮位蛘叨卫滠埛?，軋制至板厚≤0.30mm；再進行脫碳退火，涂氧化鎂隔離層后成卷，最后進行高溫退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于所述的薄板坯工藝是，板坯拉速為3～6m/min，鋼水過熱度為20～40℃，板坯的等軸晶率為30-80％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于所述的抑制劑Nb(C，N)為NbC、NbN、Nb(CN)中的一種或一種以上的混合析出物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于所述的熱軋工藝的最后1～3道次的壓下率在10～30％，終軋溫度為800～1050℃，軋制后馳豫時間1～600秒，然后進行快速冷卻，冷卻速度為10～200℃/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于所述的一冷軋法為一次冷軋大壓下，總壓下率≥80％，直接進行脫碳退火；二次冷軋法為第一次冷軋后進行中間退火，中間退火溫度為800～1050℃，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為1～50℃，在爐時間為5～3000秒，第二次冷軋壓下率為40～70％，二次冷軋法的中間厚度為0.50～0.90mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法，其特征在于所述的脫碳退火溫度在900℃以下，在氮氫混合氣氛中進行，通過加濕進入爐中，露點為25～55℃，在爐時間小于1～60分鐘；高溫退火期間，快速加熱至400℃，以10～100℃/小時加熱速度加熱至600℃，再以15～50℃/小時速度加熱至1100～1200℃，保溫為15～30小時，然后冷卻；在400～1200℃加熱過程采用保護氣氛N225％+H275％，保溫階段用保護氣100％H2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6項中任一項所述的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板的制造方法所制造的薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄板坯工藝高磁感取向電工鋼板及其制造方法。其技術(shù)方案是薄板坯工藝的厚度為50～120mm，板坯的化學(xué)成分是C為0.030～0.050wt％、Si為2.9～3.3wt％、Als為0.001～0.04wt％、Nb為0.01～0.12wt％、N為0.004～0.012wt％、P為＜0.015wt％、其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，抑制劑為AlN和Nb(C，N)；先將板坯加熱至1150～1300℃，保溫2～5小時；再進行熱軋，快速冷卻和卷??；然后按一次或者二次冷軋法，軋制至板厚≤0.30mm；再進行脫碳退火，涂氧化鎂隔離層后成卷，最后進行高溫退火。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單、可省略熱軋板?；?、加熱溫度和最終高溫退火溫度低；所制造的薄板坯工藝取向電工鋼板具有磁感高、鐵損低的特點。
文檔編號C21D11/00GK1850430SQ20061001909
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者吳開明 申請人:武漢科技大學(xué)