[发明专利]高硅低碳规则晶粒取向硅钢的生产方法

说明书

本发明涉及一种厚度约为0.35mm-0.15mm或更薄的高硅、低碳规则晶粒取向电工钢板的生产方法，更具体地说，涉及这样一种方法，它包括在第一次冷轧阶段之后进行保温时间很短，有两部分控温冷却周期的中间退火，在脱碳之前，最好采用一种超快速退火。

本发明的内容可用于具有米勒指数表示为(110)[001]的立方体在棱上(cube-on-edge)取向的硅钢。这些硅钢通常称为晶粒取向电工钢。晶粒取向电工钢又分成二种：规则晶粒取向的和高导磁率晶粒取向。规则晶粒取向电工钢用锰和硫[和(或)硒]作为主要的晶粒生长抑制剂，其在796 A/m下的导磁率一般小于1870。高导磁率电工钢，其晶粒生长抑制剂除了用硫化锰和(或)硒外锰外，还用氮化铝、氮化硼或其它本领域中人们所知的物质，甚至完全用后者代替硫化锰和(或)硒化锰，其导磁率大于1870。本发明的内容可应用于规则晶粒取向硅钢。

规则晶粒取向电工钢的常规工艺包括在常规设备中生产电工钢熔体、精炼、然后浇注成钢锭或者扁铸坯的步骤。铸成的电工钢最好含有碳小于大约0.1％(重量)，锰大约0.025％-0.25％(重量)，硫和(或)硒大约为0.01％-0.035％(重量)，硅大约为2.5％-4.0(重量)，控制硅含量大约为3.15％(重量)，氮小于大约50ppm，总铝量小于大约100ppm，其余基本上为铁。如果需要，可添加硼和(或)铜。

如果铸成钢锭，则该钢要热轧开坯或者直接由钢锭轧制成带。如果是连铸的，则可以按照美国专利第4,718,951号钢坯进行预轧。如果在商业发展了的话，则本发明的方法对于带坯连铸也是有益的。坯料在大约1400℃热轧成热轧带厚度，再经大约1010℃，保温大约30秒钟，进行热轧带退火。然后，空冷至室温。之后，冷轧到中间规格；在大约950℃，保温30秒钟，进行中间退火，空冷至室温。在中间退火之后，电工钢再冷轧成成品规格。成品规格的电工钢经常规脱碳退火，使钢再结晶，把碳含量降低到非时效水平，并生成铁橄榄石型表面氧化物。脱碳退火通常在一含氢的湿气氛中进行，在温度为大约830℃-845℃下保持一段足以使碳含量降低到大约0.003％或更低的时间。之后，此电工钢用退火隔离剂如氧化镁涂敷，然后在大约1200℃温度下最终退火24小时。这种最终退火造成第二次再结晶。铁橄榄石层与隔离剂涂层会反应形成镁橄榄石层或“研磨(mill)”玻璃层。

美国专利第4,202,711号，第3,764,406号以及第3,843,422号揭示了规则晶粒取向(立方体在棱上)硅钢的代表性生产方法。

近年来，为了降低规则晶粒取向产品的铁损，人们的注意力业已转向通过提高硅含量，增大体积电阻率来抑制宏观涡流损耗。然而由较高硅含量所引起的预期的改善并没有实现。一种典型的现有技术方法是通过增大硅和铁的含量(但保持特定的比例)试图提高磁性。业已发现，同时提高碳和硅含量将使钢在钢锭/钢坯高温加热过程中更易于出现初步的晶界熔化，并在热轧之后的处理中变脆。特别是硅和碳含量较高的材料的处理性能和冷轧性能都较差。在规则晶粒取向硅钢的生产方法中，为了得到成品晶粒取向电工钢的非时效磁性，要求脱碳到0.003％或更低的碳。然而，硅含量高会妨碍脱碳，使高硅、高碳材料更难生产。

本发明基于这样的发现，在规则晶粒取向电工钢的生产中，在冷轧的第一阶段之后的中间退火及其冷却周期对最终产品的磁性有明显的影响。在退火过程中生成的奥氏体、以及在冷却过程中生成奥氏体分解产物和碳化物析出物的体积分数均是很重要的。中间退火之后的冷却速率若不能导致在细碳化铁析出后的奥氏体分解，则导磁率很低，二次晶粒生长不甚稳定，并(或)二次晶粒度增大。除此之外，较高含量的硅将提高碳的活性，升高碳化物析出温度以及形成较粗的碳化物。因此，较高的硅会使由中间退火之后不适当的冷却所引起的问题更为严重。本发明即可克服这些问题。

本发明涉及规则晶粒取向硅钢的生产，该钢熔体的化学成分：硅含量为大约3％-4.5％，碳含量小于0.07％。本发明的方法与上面所述的常规方法基本上相同，但有三个方面不同。

首先，热轧带的退火可以取消。当硅含量在上述范围的下限时尤其如此。然而，本发明的方法仍包括这种热轧带退火。

第二，本发明打算在冷轧第一阶段之后采用一种改进的中间退火工艺。此改进后的中间退火工艺的好处在于在比典型的现有技术中的中间退火温度低的温度下有一短的保温时间，它还包括一控温的两阶段冷却周期，这些在下文将详细叙述。