专利名称：一种无取向硅钢片的制造方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金与加工技术领域，即涉及一种通过强化再结晶织构控制效果来制造高性能冷轧无取向硅钢片的方法。
背景技术：
无取向硅钢片是制造发电机和电动机铁芯的常用软磁材料。
近年来，电器设备的低成本、高效率、小型化发展趋势，要求无取向硅钢片具有低铁损、高饱和磁感应强度、高磁导率等性能特征。冷轧无取向硅钢片的制造工艺流程通常包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、涂绝缘层等主要工序。获得上述优良性能须采取以下措施(1)降低硅钢中杂质含量，提高纯净度；(2)提高硅钢中Si+Al的含量以增加电阻率，但过高会降低饱和磁感应强度并导致加工性恶化；(3)改进形变或退火工艺，优化成品退火后的再结晶织构，即尽可能增加{100}有利织构、减少{111}不利织构。其中通过优化再结晶织构来提高综合磁性能的空间很大，但稳定获得有利再结晶织构的难度也很大，这已成为生产高性能硅钢片的核心问题。
磁场热处理在调控再结晶组织结构中的应用日益受到重视。川崎制铁株式会社在特开平5-33062中公开了一种无取向电磁钢板的制造方法，在成品退火的回复和再结晶初期阶段沿轧向施加磁场(20～20000高斯)，{111}织构减少、<001>织构增加，铁损显著降低。川崎制铁在特开2000-17334中又公开了低铁损、高磁感的无取向电磁钢板的制造方法，其在成品退火加热时于500℃以上沿轧向施加交流或直流磁场(＞1.5T)，磁感提高、铁损降低。
发明内容
本发明的目的是在退火工序中引入磁场，寻求一种通过有效控制再结晶织构来制备高性能冷轧无取向硅钢片的方法。
本发明提出了一种用磁场退火工艺优化再结晶织构制造高性能冷轧无取向硅钢片的方法，包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、涂绝缘层等工序，其特征在于成品退火工艺过程中温度在350～800℃时沿轧向施加稳恒磁场。
磁场是一种能量密度高、可精确控制的非接触性外场。磁场退火可通过磁晶各向异性能和磁有序影响再结晶过程一方面，随晶粒相对于磁场的取向关系不同，磁晶各向异性能也不同，其中磁晶各向异性能低的晶粒将受到磁场的促进。在Fe基合金中，<001>为易磁化方向，磁晶各向异性能最低，施加磁场可以为<001>晶向平行于磁场方向的晶粒的形核及长大提供附加驱动力。另一方面，磁有序降低原子扩散性，从而影响不同再结晶织构的形成和发展。磁晶各向异性能和磁有序两种作用机制均抑制{111}织构、而有利于{100}织构发展。
为了使冷轧无取向硅钢片得到有利的再结晶织构，本发明所施加的稳恒磁场，其磁感应强度为0.1～12T。
在对磁场退火的机理及其参数影响规律认识的基础上，将磁场退火引入无取向硅钢片的制造过程中，在成品退火工序的“降温阶段”、“升温阶段+降温阶段”沿轧向施加直流磁场，提出通过磁场退火强化再结晶织构控制效果来制备高性能冷轧无取向硅钢片的方法。
本发明在成品退火工序中施加稳恒磁场，可以在降温阶段(800→350℃区间)施加，也可以在升温(350→800℃区间)和降温(800→350℃区间)阶段两次施加，其效果均十分显著。
本发明的方法所适用的硅钢成分(按重量百分数计算)为Si2.0-3.5、Al0.1-2.0、C≤0.01、Mn 0.2～0.35、P≤0.02、S≤0.003、N2≤0.0025、O2≤0.003、余量为Fe和不可避免的杂质。成分限定理由如下C0.01％以下，0.005％以下更好，退火时可不脱碳从而防止形成内氧化层和内氮化层，同时可避免析出细小第二相和出现磁时效；Si2.0～3.5％，2.0％含量可有效提高硅钢片电阻率以降低涡流损耗，超过3.5％冷加工性恶化；Al0.1～2.0％，发挥提高电阻率以降低涡流损耗的作用需要0.1％以上的含量，超过2.0％含量，硅钢片冷加工性变坏且磁感降低；Mn0.2～0.35％，0.2％含量可起到改善热轧塑性和热轧板组织的作用，但提高钢的硬度，使冷加工性变坏，故限制在0.35％以内；P0.02％以下，作用与Si相似，超过0.02％可能导致脆化；S、N、O为磁性恶化元素，应尽可能减少其含量。
本发明的方法，对冷轧无取向硅钢片的工艺流程及工艺参数无特别限制，即冶炼、连铸、热轧、冷轧、涂绝缘层等工序可采用通常工艺。
本发明的方法所制备的冷轧无取向硅钢片与常规工艺所制备的同成分、同规格的硅钢片比较，{100}织构显著增加，{111}织构显著减少，再结晶织构得到有效优化。
图1为成品无取向硅钢片的{100}织构的取向密度分布图。图中f(g)为晶粒取向密度值，Ψ为取向分布函数(Orientation Density Function)中三个欧拉角(Ψ，θ，)之一，固定θ＝0°、＝0°，Ψ＝0～45°即可表示{100}织构中的各织构组分；■为不施加磁场的常规退火工艺，●为升温和降温阶段均施加0.1T磁场的工艺，▲为升温和降温阶段均施加6T磁场的工艺，为降温阶段施加12T磁场的工艺。
图2为成品无取向硅钢片的{111}织构的取向密度(以最强点{111}<112>组分代表)与磁感应强度(T)关系图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步的补充与说明。
实施例1化学成分(wt％)为C 0.0026、Si 2.42、Al 0.33、Mn 0.35、P 0.014、S0.0023、N20.0015、O20.0023以及Fe余量的连铸坯，经1130℃均热后，热轧至2.4mm厚，终轧温度848℃，卷取温度610℃。酸洗去氧化皮后，采用一次冷轧法分五道次冷轧至成品厚度0.5mm。
冷轧后，对硅钢片进行850℃、30分钟的成品退火，在升温阶段(350→800℃区间)和降温阶段(800→350℃区间)，沿轧向施加0.1T稳恒磁场。
实施例2化学成分(wt％)为C 0.0026、Si 3.5、Al 0.10、Mn 0.20、P 0.016、S0.0025、N20.0015、O20.002以及Fe余量的连铸坯，经1140℃均热后，热轧至2.4mm厚，终轧温度850℃，卷取温度615℃。酸洗去氧化皮后，采用一次冷轧法分五道次冷轧至成品厚度0.5mm。
冷轧后，对硅钢板进行850℃、30分钟的成品退火，在升温阶段(350→800℃区间)和降温阶段(800→350℃区间)，沿轧向施加6T稳恒磁场。
实施例3化学成分(wt％)为C 0.0026、Si 2.0、Al 2.0、Mn 0.33、P 0.013、S 0.0023、N20.0014、O20.0025以及Fe余量的连铸坯，经1145℃均热后，热轧至2.4mm厚，终轧温度855℃，卷取温度608℃。酸洗去氧化皮后，采用一次冷轧法分五道次冷轧至成品厚度0.5mm。
冷轧后，对硅钢板进行850℃、30分钟的成品退火，在降温阶段(800→350℃区间)，沿轧向施加12T稳恒磁场。
以本发明的工艺及常规工艺制备的成品无取向硅钢片，其{100}和{111}织构的取向密度分别示于图1和图2(图中数值为上下1/4层和中间层的平均值)。可见，在成品退火工序中以适当方式引入磁场，可使无取向硅钢片中的有利织构{100}显著增加，而不利织构{111}明显减少，这很好地体现了本发明的价值。
权利要求
1.一种无取向硅钢片的制造方法，包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、涂绝缘层等工序，其特征在于成品退火工序中温度为350～800℃区间时沿板材轧向施加稳恒磁场，使其再结晶晶粒织构得到有效优化。
2.按权利要求1所述的无取向硅钢片的制造方法，其特征在于所说的稳恒磁场其磁感应强度为0.1～12特斯拉。
3.按权利要求1所述的无取向硅钢片的制造方法，其特征在于所说的成品退火工序中施加稳恒磁场是在升温阶段的350→800℃区间进行。
4.按权利要求1所述的无取向硅钢片的制造方法，其特征在于所说的成品退火工序中施加稳恒磁场是在升温阶段的350→800℃区间和降温阶段的800→350℃区间进行。
5.一种适合于权利要求1所述的无取向硅钢片的制造方法的硅钢成分，包括Si、Al、Mn、C、P和Fe，其特征在于按重量百分数计算为Si2.0-3.5，Al0.1-2.0，Mn0.2-0.35，C≤0.01，P≤0.02，Fe余量。
全文摘要
本发明提出了一种无取向硅钢片的制造方法，其特征在于成品退火工序中加热和(或)冷却阶段的350～800℃区间内施加稳恒磁场，以得到再结晶织构优化的高性能硅钢片，磁场强度为0.1～12特斯拉(T)。本发明方法制造的无取向硅钢其成分按重量百分数计算为Si2.0～3.5；Al0.1～2.0；C≤0.01；Mn 0.2～0.35；P≤0.02；S≤0.003；N
文档编号C21D10/00GK1743469SQ20051004726
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月23日 优先权日2005年9月23日
发明者沙玉辉, 赵骧, 左良, 裴伟 申请人:东北大学