專利名稱：：采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：目前絕大多數(shù)的取向電工鋼生產(chǎn)技術(shù)方案，均采用MnS或A1N或AIN+MnS為主的抑制劑方案，為了獲得穩(wěn)定的磁性能，在熱軋時必須使?jié)沧⒗淠^程中析出的粗大抑制劑顆粒完全固溶，以便在高溫退火二次再結(jié)晶發(fā)生前阻礙初次晶粒長大，獲得單一的取向高斯織構(gòu)。因此鋼坯的加熱溫度較高，在1350°C以上。高溫鑄坯加熱成材率低、能耗大、設(shè)備壽命短、制造成本高。為了降低鑄坯的加熱溫度，必須在前工序弱化MnS、A1N抑制劑的作用。目前低溫鑄坯加熱生產(chǎn)工藝主要有兩種1.以0125或0125+々化為主的先天抑制劑工藝。因Cu2S的固溶溫度較低，可采用較低的鑄坯加熱溫度。但加入銅影響脫碳退火時的脫碳效果，如脫碳不徹底，將使產(chǎn)品產(chǎn)生磁時效現(xiàn)象。另本技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品磁性相對較低。2.后期滲氮工藝。在脫碳退火后、高溫退火前進行滲氮處理，在高溫退火升溫過程中形成足夠的A1N質(zhì)點，提高抑制力。該工藝是目前取向硅鋼生產(chǎn)中鑄坯加熱溫度最低的工藝。但如抑制劑完全由后天形成，則磁性差且對前工序的熱軋、脫碳、冷軋等要求很高、工藝參數(shù)要控制在很窄的范圍，難于實現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)的滲氮溫度一般都較高(750900°C)、露點較低(_20°C)，其缺點是能耗大、滲氮量不易控制。但如采用較低的滲氮溫度，則無法使鋼板帶表面形成較理想的Si02薄膜，在高溫退火階段形成的硅酸鎂玻璃膜質(zhì)量差，影響產(chǎn)品的絕緣性能。也有少數(shù)的技術(shù)采用不同的抑制劑方案，如日本川崎公司采用MnSe+Sb方案，但其產(chǎn)品磁性較低，也不穩(wěn)定。對該方案進行改進，如加入A1N或Mo等，可提高產(chǎn)品性能，但其工藝復雜。而不管是否采用低溫鑄坯加熱技術(shù)，除非是抑制劑完全由后天形成，否則在生產(chǎn)高磁感取向電工鋼時，一般都要在冷軋前進行?；幚恚员阄龀黾毿〉囊种苿┵|(zhì)點，加強抑制力，提高磁性。但常化處理的溫度、時間和冷卻速度與鋼中化學成份含量密切相關(guān)，如常化制度不合適，則使產(chǎn)品的磁性明顯下降，但按每爐鋼中化學成份含量調(diào)整?；贫仍谏a(chǎn)上卻是困難的。另常化處理溫度較高(1100°C左右)，能耗較大，對設(shè)備的要求也高，增加了成本。取向電工鋼生產(chǎn)過程中，在高溫退火時二次再結(jié)晶完成后必須在高溫均熱階段把鋼中硫和氮等元素去除，以免影響產(chǎn)品的磁性。通常采用較高的高溫均熱溫度(1200°C)，以保證凈化效果，但溫度高，設(shè)備和鋼卷支架的壽命將大大縮短，增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種磁性較高并穩(wěn)定、工藝簡單易控制、成材率高、制造成本低的采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶及其生產(chǎn)方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的成分包含碳0.02%0.045%、硅(2.5%3.5%)、氮0.003%0.01%、錳0.15%0.4%、銅0.40%-0.65%，其余為鐵、鉻、鎳及不可避免雜質(zhì)；本發(fā)明鋼板帶的成分還包含鈦0.002%0.015%、鉻0.02%0.2%、鎳0.01%0.10%，且10>鉻/鎳彡2。本發(fā)明的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1).煉鋼以硅鐵為主要原料，通過冶煉和真空處理調(diào)整鋼水的化學成分；(2).連鑄板坯把鋼水澆注成為鑄坯；(3).熱連軋鑄坯在低溫加熱后熱連軋，最終板坯厚度為2-2.5mm，并使抑制劑固溶和析出；(4)一次冷軋(5).中間退火主要進行脫碳處理；(6).二次冷軋；(7).低溫滲氮，氣氛為加濕的氫氮混合氣體，之后濕涂添加了鋇、鎂鹽和Ti02的MgO隔離劑；(8).高溫退火(9).絕緣涂層拉伸退火；(10).精整分卷;在所述第(8)步驟的低溫滲氮中，滲氮溫度為500-700°C、滲氮時間為1.55分鐘，其中氮氣的含量為20-68%，NH3含量為010%，其余為氫氣和水，氣氛露點為2065°C；所述隔離劑中還添加了鋇、鎂鹽，其中鋇、鎂鹽的總含量為0.22%、Ti02含量為0.52%、MgO含量為5-25%、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為450700°C、燒結(jié)時間為0.5-3分鐘；在所述第(9)步驟中，高溫退火的溫度為1120-1190°C。本發(fā)明脫碳處理的步驟為升溫時先預熱至200-400°C，然后按10-30°C/S的速度快速升溫至脫碳溫度，脫碳溫度750850°C，時間510分鐘，氣氛為加濕的H2和N2混合氣體，其中H2的體積百分比為3080%，其余為N2，露點為30-60°C。本發(fā)明采用AlN+MnS+Cu2S+Cr+Ni+Ti的多元抑制劑配方。Cr、Ni、Ti等微量元素本是煉鋼過程中不可避免的雜質(zhì)，會對產(chǎn)品的磁性產(chǎn)生影響。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在以AIN+MnS為主的方案中，當把這些元素的范圍控制在合適范圍，并呈一定比例存在時，能加強二次再結(jié)晶的抑制能力，有利于二次再結(jié)晶形成更完善的取向高斯織構(gòu)。由于采用了獨特多元抑制劑配方、通過合理控制化學成份，使抑制劑質(zhì)點分階段形成，降低了對前工序的要求，因此本發(fā)明可以克服現(xiàn)有工藝的缺點，且工藝較簡單和易于控制、成材率高。其中采用的鑄坯加熱溫度比一般的取向電工鋼生產(chǎn)工藝低，但比后天抑制劑工藝略高，目的是在熱軋過程中析出細小的組織，這樣可綜合利用了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，同時避免了其缺點，在保證產(chǎn)品磁性能的前題下取消了?；幚?，便可生產(chǎn)高磁感電工鋼，降底了成本。通過調(diào)整化學成份和脫碳的工藝參數(shù)，在脫碳時形成有利于提高脫碳速度的織構(gòu)，并采用較高的氣氛露點，以保證脫碳的效果；對脫碳時的升溫速度進行控制，使(110)二次晶核數(shù)量增多并防止其它位向晶粒長大，以降低產(chǎn)品的鐵損，提高磁性。本發(fā)明的滲氮溫度較低(500700°C)、氣氛露點較高(2065°C)，其優(yōu)點是能耗低、降低了生產(chǎn)成本；另滲氮量波動小，且因溫度低可避免鋼中的硫進入氧化膜中，保持4強的抑制力，使二次再結(jié)晶更完善。但滲氮溫度低時，鋼帶表面不易形成SiO薄膜，影響高溫退火時形成的硅酸鎂玻璃膜底層的質(zhì)量。采用高露點的滲氮氣氛，可以彌補低溫滲氮的不足，與后續(xù)工序中添加鋇、鎂鹽及Ti02的MgO隔離劑及其烘干工藝、以及高溫退火工藝配合，可形成較理想的SiO薄膜，提高玻璃膜質(zhì)量。本發(fā)明所采用的在隔離劑中添加的鋇、鎂鹽還可使玻璃膜形成后產(chǎn)生拉應(yīng)力，以提高產(chǎn)品的磁性。由于本發(fā)明使用的MgO隔離劑可以提高凈化鋼質(zhì)的效果，同時因采用多元抑制劑，通過合理控制鋼中化學成份的含量，可以采用較低的高溫均熱溫度(11201190°C)便可達到凈化鋼質(zhì)的目的。具體實施例方式本發(fā)明的步驟包括煉鋼一連鑄板坯一熱連軋一酸洗一一次冷軋一一次退火一二次冷軋一二次退火一高溫退火一絕緣涂層拉伸退火一精整分卷。(1)煉鋼以硅鐵為主要原料，通過冶煉和真空處理調(diào)整鋼水的化學成份。由于取向電工鋼的化學成份要求嚴格，必須控制在很窄的范圍內(nèi)，因此要嚴格控制成分及其誤差范圍，提高成分命中率，嚴格控制雜質(zhì)含量。(2)連鑄板坯采用連鑄法能提高成材率、減少表面缺陷并使磁性均勻。但在采用A1N抑制劑的方案中，如氮含量高，采用連鑄法易產(chǎn)生起泡和裂紋。連鑄時要注意防止鑄坯縱裂及內(nèi)裂，防止過熱引起的成分偏折；為防鋼水氧化及增氮，采用長水口加氬氣保護澆鑄，鑄坯要加溫緩冷。(3)熱連軋鑄坯裝入保溫坑中緩冷，在坯溫大于250°C時再裝入加熱爐中加熱至11501300°C(低溫板坯加熱)，使鑄坯中粗大的Cu2S等抑制劑固溶，在熱軋過程中抑制劑再以細小彌散狀析出。因此加熱和熱軋也是抑制劑固溶和析出的熱處理過程。精軋溫度彡1050°C。熱軋帶厚度為2.02.5mm。(4)一次冷軋酸洗、剪邊后進行冷軋。控制適當壓下率(7080%)，保證脫碳退火后在初次再結(jié)晶中產(chǎn)生一定數(shù)量的位向較準確的(110)晶粒，這是提高磁性的關(guān)鍵。(5)中間退火一次冷軋后進行，其目的有三一是消除一次冷軋產(chǎn)生的冷作硬化，便于二次軋制，保證合適的壓下率；二是對鋼帶進行脫碳，使鋼帶中含碳量<30ppm，保證以后高溫退火時在單一a相中發(fā)展完善的二次再結(jié)晶，并消除產(chǎn)品的磁時效現(xiàn)象。三是獲得細小均勻初次再結(jié)晶晶粒和有利于(110)二次晶核擇優(yōu)長大的初次再結(jié)晶織構(gòu)。本發(fā)明的脫碳退火工藝為升溫時先預熱至200-400°C，然后按10-30°C/S的速度快速升溫至脫碳溫度，脫碳溫度750840°C，優(yōu)選范圍為790-820°C；時間510分鐘，優(yōu)選范圍為6-8分鐘，氣氛為加濕的H2和N2混合氣體，其中H2的體積百分比為3080%，優(yōu)選范圍為50%-60%，其余為N2，露點為30-60°C。本脫碳工藝能提高脫碳效果并提高產(chǎn)品的磁性。(6)二次冷軋得到成品厚度和板型良好的鋼帶，控制壓下率(5065%)，提高初次再結(jié)晶織構(gòu)中的(110)組分。(7)低溫滲氮并涂隔離劑。因煉鋼時必須控制氮的含量，且由于采用低溫板坯加熱工藝，A1N在加熱階段不能完全固溶，使抑制劑數(shù)量不足，因此在冷軋后必須進行滲氮處理，保證在二次再結(jié)晶前形成足夠的抑制劑。滲氮溫度500700°C，滲氮氣氛為加濕的氫氮混合氣，滲氮時間為1.55分鐘，優(yōu)選范圍為3-4分鐘，氣氛為加濕的氫、氮混合氣，其中氮體積百分比含量為20-78%，優(yōu)選范圍為30-50%，NH3含量為010%，其余為氫氣、水，氣氛露點為2065°C。滲氮后濕涂隔離劑，高溫退火時防止鋼卷粘帶并與鋼帶表面Si02反應(yīng)形成硅酸鎂玻璃膜底層。隔離劑主要成份為MgO，加入鋇、鎂鹽和Ti02，鋇、鎂鹽總含量為0.22%、Ti02含量為0.52%、Mg0含量為5-25%、其余為水。濕涂隔離劑后須進行燒結(jié)，采用了較高的燒結(jié)溫度(450700°C)及較長的燒結(jié)時間(0.5-3分鐘)，使鋼帶表面形成更均勻的Si02膜，利于高溫退火時生成良好的硅酸鎂玻璃膜底層。(8)高溫退火涂隔離劑后的鋼卷在罩式爐中高溫退火，目的是1.在抑制劑的作用下完成二次再結(jié)晶獲得(110)取向織構(gòu)，形成產(chǎn)品所需的磁性；2.形成硅酸鎂底層，提高鋼帶表面的絕緣性能并提高絕緣涂層的附著性；3.凈化鋼質(zhì)。鋼中硫和氮等成份在二次再結(jié)晶完成后便成為有害元素，必須去除。本發(fā)明的高溫退火溫度為11201190°C，在保證產(chǎn)品性能的前題下可大大提高設(shè)備的使用壽命。同時采用了較長的低保溫時間1530小時，進一步提高硅酸鎂玻璃膜底層的質(zhì)量。(9)絕緣涂層拉伸退火高溫退火后在連續(xù)爐中涂絕緣膜、烘干，并進行熱平整拉伸獲得良好板形。鋼帶先經(jīng)水刷洗和稀酸洗去除殘留的MgO，涂硅溶膠和磷酸鹽為主的應(yīng)力涂層，再在連續(xù)爐中處理，溫度為800-850°C、時間為30-100秒并施加合適的拉力，使鋼帶平整并燒結(jié)絕緣涂層膜。應(yīng)力涂層的熱膨脹系數(shù)與硅鋼的不同，拉伸退火冷卻時在鋼板中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使磁疇細化并降低鐵損。(10)逐卷進行磁性能檢測，分批進行尺寸精度及其他性能檢測，按牌號及寬度分類，或按用戶要求寬度，精剪及重卷、稱重、包裝。(11)實施例1一種鋼板帶，其化學成分為碳0.025%、硅2.8%、氮0.008%、猛0.2%、銅0.45%、鈦0.008%,鉻0.04%、鎳0.02%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)；鉻/鎳=2將上述材料進行冶煉，然后鑄成150mm厚的板坯，裝入保溫坑中緩冷，在坯溫大于250°C時再裝入加熱爐中加熱至1220°C，進行熱連軋，最后板坯厚度為2.2mm；之后進行一次冷軋，壓下率控制為73%，然后進行中間退火、脫碳先預熱至300°C，然后按15°C/S的速度快速升溫至脫碳溫度，脫碳溫度780°C，時間7分鐘，氣氛為加濕的H2和N2混合氣體，其中H2的體積百分比為40%，N2為60%2，露點為45°C；脫碳后進行第二次冷軋，壓下率控制為55%；然后進行低溫滲氮，溫度為520°C、滲氮時間為3.5分鐘，氣氛為體積含量45%的氮氣，其余為氫氣和水，氣氛露點為35°C；滲氮后濕涂隔離劑，隔離劑中鋇、鎂鹽的總含量為0.5%,Ti02含量為0.8%、Mg0含量為20%、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為550°C、燒結(jié)時間為2分鐘；涂隔離劑后在罩式爐中高溫退火，退火溫度為1170°C，均熱時間為20小時。高溫退火后經(jīng)水刷洗和酸洗，涂絕緣涂層后烘干，再在溫度為820°C的連續(xù)爐中，進行燒結(jié)和熱拉伸平整50秒，得到平整的鋼板帶，最后精整分卷并包裝。本實施例的結(jié)果見表1。6表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2鋼板帶化學成分為碳0.033%、硅3.5%、氮0.006%、猛0.30%、銅0.55%、鈦0.005%,鉻0.10%、鎳0.035%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)；鉻/鎳=3工藝流程與實施例1相同，但熱軋時加熱溫度為1250°C；脫碳溫度800°C，時間9分鐘，H2的體積百分比為55%，N2為45%，露點為55°C；低溫滲氮溫度為650°C、滲氮時間為5分鐘，氣氛為氮氣體積含量60%，其余為氫氣和水，氣氛露點為45°C；隔離劑中鋇、鎂鹽的總含量為1.l%、Ti02含量為1.5%、Mg0含量為15%、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為600°C、燒結(jié)時間為1分鐘；高溫退火溫度為1150°C。本實施例的結(jié)果見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例3鋼板帶學成分為碳0.028%、硅3.4%、氮0.005%、錳0.35%、銅0.6%、鈦0.01%、鉻0.11%、鎳0.028%，其余為鐵及不可避免雜質(zhì)；鉻/鎳=4工藝流程與實施例1相同，但熱軋時加熱溫度為1210°C；脫碳溫度830°C，時間8分鐘，H2的體積百分比為70%，N2為30%，露點為50°C；低溫滲氮溫度為600°C、滲氮時間為4.5分鐘，氣氛為氮氣體積含量30%，NH3體積含量5%，其余為氫氣和水，氣氛露點為55°C；隔離劑中鋇、鎂鹽的總含量為1.6%、Ti02含量為1.0%、Mg0含量為10%、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為650°C、燒結(jié)時間為2.5分鐘；高溫退火溫度為1130°C。本實施例的結(jié)果見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶，其成分包含碳0.02％～0.045％、硅2.5％～3.5％、氮0.003％～0.02％、錳0.15％～0.4％、銅0.40％-0.65％，其余為鐵、鉻、鎳及不可避免雜質(zhì)；其特征在于所述鋼板帶的成分還包含鈦0.002％～0.015％、鉻0.02％～0.2％、鎳0.01％～0.10％，且10＞鉻/鎳≥2。2.一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1).煉鋼以硅鐵為主要原料，通過冶煉和真空處理調(diào)整鋼水的化學成分；(2).連鑄板坯把鋼水澆注成為鑄坯；(3).熱連軋鑄坯在低溫加熱后熱連軋，最終板坯厚度為2-2.5mm，并使抑制劑固溶和析出；(4).一次冷軋(5).中間退火主要進行脫碳處理；(6).二次冷軋；(7).低溫滲氮，氣氛為加濕的氫氮混合氣體，之后濕涂添加了鋇、鎂鹽和TiO2的MgO隔離劑；(8).高溫退火(9).絕緣涂層拉伸退火；(10).精整分卷；其特征在于在所述第(8)步驟的低溫滲氮中，滲氮溫度為500-700°C、滲氮時間為1.55分鐘，其中氮氣體積含量為2068%，NH3含量為010%，其余為氫氣和水，氣氛露點為20650C；所述隔離劑中還添加了鋇、鎂鹽，其中鋇、鎂鹽的總含量為0.22%、TiO2含量為0.52%、MgO含量為5-25%、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為450700°C、燒結(jié)時間為0.53分鐘；在所述第(9)步驟中，高溫退火的溫度為1120-1190°C。3.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于在低溫滲氮時，滲氮時間的優(yōu)選范圍為3-4分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于在低溫滲氮時，氮氣含量優(yōu)選范圍為30-50%。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于在濕涂隔離劑時，鋇、鎂鹽總含量的優(yōu)選范圍為0.5-1.2%。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于熱軋時鑄坯加熱溫度為11501300°C。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于脫碳處理的步驟為升溫時先預熱至200-400°C，然后按10-30°C/S的速度快速升溫至脫碳溫度，脫碳溫度750850°C，時間510分鐘，氣氛為加濕的H2和N2混合氣體，其中H2的體積百分比為3080%，其余為N2，露點為30-600C08.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶的生產(chǎn)方法，其特征在于脫碳溫度的優(yōu)選范圍為770-820°C；時間的優(yōu)選范圍為6-8分鐘；H2所占體積的優(yōu)選范圍為50%-60%。全文摘要本發(fā)明公開了種采用多元抑制劑的取向電工鋼板帶及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明鋼板帶的成分包含0.02-0.035％的C，2.5-3.5％的Si，0.003-0.01％的N，0.15-0.4Mn，0.45-0.65％的Cu，0.005-0.02的P，其余為Fe及0.006-0.010％的Ti，0.01-0.02％的Cr及0.08-0.10％的Ni。本發(fā)明的生產(chǎn)方法在滲氮處理時，滲氮溫度為500-700℃、滲氮時間為1.5-5分鐘，氮氣的含量為20-68％，NH3含量為0～10％，其余為氫氣和水；隔離劑中還添加了鋇鹽，其中鋇、鎂鹽的總含量為0.2～2％、TiO2含量為0.5～2％、MgO含量為5-25％、其余為水；隔離劑燒結(jié)溫度為450～700℃、燒結(jié)時間為0.5-3分鐘；高溫退火的溫度為1120-1190℃。本發(fā)明降低了前工序的工藝難度，提高了產(chǎn)品的磁性，同時，較低的高溫退火溫度，能達到凈化鋼質(zhì)的效果，延長了設(shè)備的使用壽命等。文檔編號C22C33/04GK101824582SQ20091003853公開日2010年9月8日申請日期2009年4月10日優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日發(fā)明者彭志華,蘇群,黃家棟,黃銳良申請人:廣東盈泉鋼制品有限公司