[发明专利]一种高磁感取向硅钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种硅钢及其制造方法。

背景技术

传统高磁感取向硅钢的基本化学成分为Si2.0～4.5%，C0.03～0.10%，Mn0.03～0.2%，S0.005～0.050%，Als（酸溶铝）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。

传统高磁感取向硅钢的制造方法为：首先用转炉（或电炉）炼钢，经二次精炼及合金化，连铸成板坯；接着板坯在专用高温加热炉内加热到约1400℃，并保温45min以上，使有利夹杂物充分固溶；然后进行热轧，层流冷却后卷取，在热轧板常化过程中硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点，获得有效抑制剂；再将热轧板冷轧到成品厚度后脱碳退火，把钢板中的[C]脱到不影响成品磁性能的程度（一般应在30ppm以下），并涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂；再次进行高温退火，在高温退火过程中，钢板发生二次再结晶、形成硅酸镁底层并完成净化处理（除去钢中的S、N等对磁性有害的元素），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。

传统高磁感取向硅钢制造方法的不足在于：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，成本也高。

鉴于存在上述这些问题，在该技术领域内开展了大量降低取向硅钢加热温度的研究。按照板坯加热温度范围来区分，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AlN和Cu作为抑制剂；另一种是低温板坯加热工艺，板坯加热温度在1100~1250℃，采用渗氮方法导入抑制剂。

目前，低温板坯加热工艺发展较快，例如采用在1200℃以下进行板坯加热，最终冷轧采用冷轧压下率大于80%，并在脱碳退火过程中采用氨气进行连续渗氮处理，经高温退火获得取向度较高的二次再结晶晶粒。该制造工艺的优点是可以实现较低成本地生产高磁感取向硅钢（HiB），该硅钢的典型磁感B₈为1.88~1.92T。

低温板坯加热工艺抑制剂主要来源于脱碳退火后通过渗氮处理，使氮与钢中原有的铝结合，形成细小弥散的（Al,Si）N、（Mn,Si）N质点。同时，抑制剂还来源于板坯中已有的夹杂物，这些夹杂物在炼钢浇铸过程中形成，在板坯加热过程部分固溶并在轧制过程中析出，常化退火调整夹杂物形态，对初次再结晶有着重要影响从而也会影响最终产品的磁性能。当初次晶粒尺寸与抑制力水平匹配时，二次再结晶予以完善，最终产品的磁性能优良。常化过程中析出的氮化物抑制剂虽然受到板坯中夹杂物形态的影响，但是板坯中夹杂物形态的控制是相当困难的，例如，在浇铸过程中形成粗大的AlN在后续退火中难以固溶，导致初次晶粒尺寸稳定性控制的难度大，稳定获得磁感B₈≥1.93T的高等级HiB产品的概率低。此外，在成品厚度确定的条件下，通常采取的一些进一步降低铁损的措施会导致磁感的降低，例如，提高Si含量或激光刻痕等。磁感的降低使得这些降低铁损的方法应用范围受限。另一些提高磁感B₈的方法，如在脱碳退火过程中快速加热，则需要新增快速感应加热或通电加热等专用设备，投资成本增加。另外，快速升温会增加成品底层缺陷，尤其是亮点状缺陷的发生率。

专利公开号为CN1138107A，公开日为1996年12月18日，名称为“高磁通密度低铁损晶粒取向的电磁钢板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种电磁钢板，其含有Si：2.5～4.0wt%，Al：0.005～0.06wt%，并且该钢板的各个晶粒之中，按面积率计，至少95%由直径为5～50mm的粗大的二次再结晶晶粒组成，其(001)轴相对于该钢板的轧制方向在5°以内，而(001)轴相对于板面垂直方向在5°以内；在这种粗大的二次再结晶晶粒中或者晶界中,存在直径为0.05～2mm的细小晶粒，其(001)轴与粗大的二次晶粒的(001)轴的相对角度在2～30°。