[发明专利]取向硅钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种取向硅钢及其制造方法，尤其涉及一种磁性能优异的取向硅钢及其制造方法。

背景技术

取向硅钢被广泛应用于大型变压器等输变电产品中，其是电力行业发展中不可或缺的原材料之一。目前，人们致力于获得磁性能优异的取向硅钢。取向硅钢磁性能的主要技术指标包括磁感和铁损，铁损直接关系到变压器等输变电产品使用时的铁芯损耗，有人称硅钢产品发展的历史其实就是铁损不断下降的历史；磁感即磁感应强度，又称为磁通密度，反映铁磁性材料在磁场中磁化的强弱，而单位磁场强度下磁感的变化值用磁导率表示。在用户使用条件下，硅钢产品性能与外加磁场强度条件息息相关，因此磁导率尤其是变压器等产品工作点附近的磁导率更适于表征产品在一定磁场强度下的磁特性。而根据调研，在取向硅钢相关的公开文献中，与磁导率等磁性能直接相关的研究还很少，而在取向硅钢材料结构对磁导率等关键性能影响方面的研究则更少。

日本专利JP 60-59045A和中国专利CN 91103357分别公开了通过冷轧时效轧制的方法，可提高取向硅钢成品中晶粒等效圆直径D≤2mm以下的小晶粒数量，从而可降低取向硅钢成品的铁损。但上述专利文献均特指在取向硅钢成品二次再结晶完善的前提下，适当地提高小晶粒数量对降低铁损有利，而且这里的小晶粒应特定理解为与高斯织构方向即(110)[001]方向偏离角度较小的小尺寸晶粒，否则难以达到提高磁性能的效果。因此，仅仅提高取向硅钢成品中小晶粒的数量不应成为判断取向硅钢磁性能提高的标准，这是因为小尺寸晶粒的晶粒取向出现大角度偏离高斯织构方向的可能性很大，其远高于大尺寸晶粒，而大量出现的大角度偏离高斯织构的小晶粒会严重劣化取向硅钢成品的磁性能。相反，晶粒等效圆直径D≥5mm的大晶粒取向与高斯织构的平均偏离角一般在7°以内，因此，在通常情况下，提高取向硅钢成品中大晶粒的数量或面积比例，或者说将小晶粒数量或面积比例控制在一定范围内，可以较好地保证取向硅钢具有良好的磁性能以及磁性能稳定性。

美国专利US 7887645B1中提到通过控制取向硅钢热轧板中奥氏体相的比例，增加常化冷速，可以提高磁导率。但该专利中的“磁导率”特指磁场强度在796A/m下的磁感，其并不是通常物理意义上所定义的磁导率。并且该专利的板坯中大量添加Cr，不仅不利于环保，而且不利于稳定获得高磁性能的取向硅钢产品。另外，该专利中推荐在约1400℃的高温下对板坯进行加热，这需要配置专用的加热炉，能耗较高，并且钢坯表面出现化渣，需要对加热设备进行定期清理，影响产量，以及成材率降低、设备维护成本高，不适合推广。

美国专利US 5718775A中提到要控制取向硅钢成品在1.0T磁感下的磁导率不低于0.03H/m。但是根据实际技术磁化磁滞回线分析，在较低磁场下，磁感较低时，磁畴畴壁发生移动；随着磁场强度增加，磁感提高，约在1.5~1.9T下时，依靠畴壁移动已经长大的磁畴和尚未被吞并掉的磁畴发生不可逆的转动，使磁化矢量逐渐与磁场方向平行。这个过程一直发生直到所有磁畴的磁化矢量转到与磁场方向平行，此时达到该材料的饱和磁感值Bs。变压器等产品应用的工作点一般设计在1.5~1.7T的磁感范围，因此美国专利US 5718775A提出对1.0T磁感下取向硅钢的磁导率控制要求并不具有实际意义。

上述现有技术虽然在改善取向硅钢的磁导率和铁损方面取得了一些进展，但取向硅钢在1.5~1.7T工作磁密下的磁性能仍有较大的改进空间。人们希望开发出在1.5~1.7T工作磁密下具有优异磁性能的取向硅钢，以满足变压器等电子设备的要求。此外，目前的取向硅钢的制造方法还有较大的改进空间，可获得磁性能优异的取向硅钢的制造方法的研发也具有重要的意义以及广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性能优异的取向硅钢及其制造方法。本发明人发现，在取向硅钢成品中晶粒尺寸小于5mm（以下简称为D<5mm）的小晶粒面积比例不超过3%、优选不超过2%，并且取向硅钢成品1.7T磁感下的磁导率和1.5T下的磁导率比值μ17/μ15为0.50以上、优选为0.55以上时，可获得磁性能出色的取向硅钢成品。进一步地，本发明人发现，通过采用成分合适的取向硅钢的板坯以及优化的冷轧步骤将取向硅钢成品中D<5mm的小晶粒面积比例控制为不超过3%并且将磁导率比值μ17/μ15控制为0.50以上，可稳定获得磁性能优异的取向硅钢产品。