[发明专利]一种冷轧无取向高硅钢薄带的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于带钢轧制技术领域，特别涉及一种冷轧无取向高硅钢薄带的制造方法。

背景技术

硅含量与硅钢性能密切相关，随硅含量提高，硅钢硬脆严重，轧制成形困难。高硅钢一般是指硅含量介于4.0～7.1wt％的硅钢。在冷加工中，高硅钢的有序结构导致其固有脆性，易于断裂和边裂。目前，针对高硅钢脆性主要有三种解决方案。第一是采用快速凝固直接制取薄带，省略轧制过程(日本专利JP5569223)。但该方法存在板厚控制精度低、薄带表面质量差、幅宽受到限制等缺点，不适合工业化规模生产。第二是采用3.0wt.％Si左右的普通硅钢，在含SiCl₄的气氛中加热渗硅，再利用扩散退火消除板厚方向的浓度梯度(日本专利JP6326330)。但该方法需要高温长时间加热，制造成本高。第三即采用轧制方式制造高硅钢，通过限定热轧前板坯晶粒尺寸(JP62103321)、热轧板组织形态(JP61166923)、冷轧流程及轧制温度(日本专利JP63227717A、JP63069915A)等途径，有效改善了冷轧成形性。

织构是影响硅钢磁性能的一个主要因素，有利的织构特征是制造优良性能高硅钢产品的重要条件。对于无取向硅钢，λ织构(<001>//ND，ND为轧面法向)由于在轧面内有两个易磁化<001>方向，因而是无取向硅钢的理想织构。日本专利JP56003625公开了一种利用快速凝固方法获得λ织构高硅钢薄带的方法，但快速凝固法自身的缺陷使其不适于工业化生产。采用轧制法制备无取向高硅钢薄带的技术研究都集中在改善加工性上，基本未涉及织构控制问题。热轧板组织特征会显著影响冷轧薄带织构与组织特征，进而决定了再结晶织构的形成与演变。因此，热轧板常化是可以对再结晶织构发挥重要作用的工艺。日本专利JP3207815A提出对高硅钢热轧板进行退火以使之完全再结晶的工艺，目的是消除冷轧板表面缺陷，但未规定常化热轧板的再结晶组织特征，也未分析其对成品再结晶织构的影响。目前，尚没有通过热轧板常化工艺的设计来实现无取向高硅钢薄带织构优化的报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种冷轧无取向高硅钢薄带的制造方法。该方法是一种既可确保冷轧成形性又可优化织构的无取向高硅钢薄带的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过常化工艺设计实现无取向高硅钢薄带的冷轧成形和织构优化的方法。冷轧无取向高硅钢薄带的制造工艺包括：铸造、热粗轧或锻造、热精轧、常化、冷轧和成品退火等工序。

(1)铸造：原料熔炼后在1400～1600℃下浇铸成锭(铸坯)。铸锭(坯)在800～200℃范围内需以低于100℃/h的速度冷却，以避免热应力开裂。

(2)锻造或热粗轧：将铸锭(坯)加热到1200～950℃进行锻造(或热粗轧)，总压下率高于40％，以破碎铸态粗大晶粒。

(3)热精轧：在1100～650℃范围内连续热轧至0.7～4.0mm，总压下率高于40％。

(4)常化退火：热轧板在800～1200℃下保温30s～10h。常化板再结晶分数大于70％，如完全再结晶则平均晶粒尺寸小于250μm。

(5)冷轧：在400℃至室温区间轧至成品厚度，总压下率30％以上。

(6)成品退火：冷轧板在750～1200℃下退火，退火气氛为非氧化性气氛。

本发明制造方法适用的高硅钢化学成分按质量百分比为：Si：4.0～7.1wt％、Mn：0.05～1.0wt％、P：0.005～0.1wt％、C：＜0.01wt％、S：＜0.01wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。

成分限定的理由如下：

Si：Si质量百分含量的范围为4.0～7.1wt％。Si是提高电阻率进而降低涡流损耗乃至总铁损的有效元素，故以接近普通硅钢最高硅含量的4.0wt％作为下限；另一方面，如硅含量超过7.1wt％，矫顽力提高、饱和磁感应强度和最大磁导率降低，同时加工性显著恶化。

Mn：Mn质量百分含量的范围为0.05～1.0wt％。Mn是提高热轧性能的必要元素，含量低于0.05wt％改善效果不足，含量超过1.0wt％，影响冷加工性。

P：P质量百分含量的范围为0.005～0.1wt％。P是提高冲片加工性的必要元素，低于0.005wt％达不到效果，超过0.1wt％导致冷加工性恶化。

C：C质量百分含量的范围为＜0.01wt％。C是对磁性能有害的元素，超过0.01wt％C，需进行脱碳退火且脱碳时间过长，降低生产效率。