[发明专利]一种高磁通密度取向硅钢产品的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及取向硅钢的制造方法，特别涉及一种高磁通密度取向硅钢产品的生产方法。

背景技术

传统高磁通密度取向硅钢的生产方法如下：用转炉(或电炉)炼钢，进行二次精炼及合金化，连铸成板坯，其基本化学成分为：Si 2.5～4.5％、C 0.06～0.10％、Mn 0.03～0.1％、S 0.012～0.050％、Als 0.02～0.05％、N0.003～0.012％，有的成分体系还含有Cu、Mo、Sb、B、Bi等元素中的一种或多种，其余为铁及不可避免的杂质元素。板坯在专用高温加热炉内加热到1350℃以上的温度，并进行45min以上的保温，使有利夹杂物MnS或AlN充分固溶，然后进行轧制，终轧温度达到950℃以上，进行快速喷水冷却到500℃以下，然后卷取。以便在随后的常化过程中在硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点，即抑制剂；热轧板常化后，进行酸洗，除去表面氧化铁皮；冷轧将样品轧到成品厚度，进行脱碳退火和涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂，把钢板中的[C]脱到不影响成品磁性的程度(一般应在30ppm以下)；高温退火过程中，钢板发生二次再结晶、硅酸镁底层形成及净化(除去钢中的S、N等对磁性有害的元素)等物理化学变化，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。

上述生产方法的不足在于：为了使抑制剂充分固溶，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，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，成品磁性能B₈不理想，成本也高。

正是鉴于上述这些问题，国内外的研发人员开展了大量降低取向硅钢加热温度的研究，其主要改进的趋势按照加热温度范围来区分有两种，一种是板坯加热温度在1250～1320℃，采用AlN和Cu的抑制剂；另一种是板坯加热温度在1100～1250℃，主要采用脱碳后渗氮形成抑制剂的方法来获得抑制能力。

现阶段低温板坯加热技术发展较快，例如美国专利US 5049205和日本专利特开平5-112827采用在1200℃以下进行板坯加热，最终冷轧采用80％的大冷轧压下率，并在脱碳退火后采用氨气进行连续渗氮处理，获得取向度较高的二次再结晶晶粒。但这种方法由于采用基板脱碳后渗氮形成抑制剂的方法来获得抑制能力，在实际控制中很难克服带钢表面氧化严重、渗氮困难和不均匀等难题，因此造成获得型抑制剂在钢板内形成困难、分布不均匀，从而影响抑制能力和二次再结晶的均匀性，引起最终产品磁性能不均匀。

中国专利CN 200510110899描述了在1200℃以下进行板坯加热，并对已经轧制到成品厚度的冷轧板进行先渗氮后脱碳退火的新工艺，但是在渗氮过程中需要严格控制露点，同时又会引入了脱碳困难的新问题。

近期韩国专利KR 2002074312提出在1200℃以下进行板坯加热后，采用脱碳和渗氮同步进行的方法，这虽然可以解决后脱碳困难或后渗氮困难的问题，但仍无法避免因渗氮不均匀造成产品磁性能不均匀和成本昂贵等问题。

炼钢中添加Nb元素，如日本专利JP6025747和JP6073454中提出，在炼钢成分中加入0.02～0.20％的Nb，其目的是通过形成碳化铌和氮化铌等析出物，使热轧板再结晶组织细化，改善脱碳退火板的晶粒分布和集合组织，在高温退火过程中作为辅助抑制剂，起到抑制正常晶粒长大的作用，从而提高取向硅钢磁性。然而，该专利的问题是为了在热轧前获得氮化铌等析出物，必须采用高温板坯加热技术，这势必会带来烧损大、能耗高、成材率低以及成本高等问题。

MgO隔离剂中添加的氮化物，如日本专利JP51106622和美国专利US4171994中提出，在MgO隔离剂中添加Al、Fe、Mg和Zn的硝酸盐，使其在高温退火过程中分解后向板内渗入氮。然而，由于这些氮化物分解的产物为氮氧化合物和氧气等，因此在实际生产中存在爆炸的危险。

日本专利JP52039520和美国专利US4010050中提出，在MgO隔离剂中添加磺胺酸，作为高温分解时渗氮原料。但是，作为有机物，磺胺酸分解温度较低(约205℃)，实际生产中分解出来的[N]在低温下很难渗入到钢板中。

日本专利JP61096080和JP62004881中分别提出，通过添加Mn和Si的氮化物来满足高温退火时的渗氮。但是，该方法的问题在于，由于上述氮化物热稳定性高，因此其分解的效率低，需要延长退火时间或增加氮化物量来满足渗氮要求。