专利名称：一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法
技术领域：
本发明涉及一般取向硅钢的生产方法，特别涉及一次冷轧法生产一般取向硅钢的方法。
背景技术：
1、传统上一般冷轧取向硅钢的生产方法如下:(I)、用转炉(或电炉)炼钢，进行真空处理、成分精炼及合金化，连铸成板坯，其基本化学成分为:Si(2.5 5.0)、C (0.01 0.10)、Mn (0.02 0.10)、S (0.01 0.05)、Als (0.05 0.08)、N (0.003 0.015)、Cu (0.05 0.10)，有的成分体系还含有 Mo、Sb、Cr、B、Bi等元素中的一种或多种，其余为铁及不可避免的杂质元素，有时产品也可能含Cu ；(2)、板坯热轧前在专用加热炉内加热到1400°C左右的温度，并进行30分钟以上的保温，使有利夹杂物充分固溶，以便在随后的热轧过程中在硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点——即抑制剂；(3)、热轧板常化(或不常化)后，进行酸洗，除去钢带表面的氧化铁皮；(4)、用包含·中间退火的两次冷轧法轧到成品厚度(在传统方法中一般取向硅钢多是用两次冷轧才能轧到成品厚度，所以两次冷轧之间需要有中间退火，只有另一种高磁感取向硅钢可以用一次轧制法)；(5)、进行脱碳退火和涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离剂，并把钢板中的碳脱到不影响成品磁性的水平(一般应在30ppm以下)；(6)、高温退火过程中依次发生=MgSiO4底层的生成反应(涂布的氧化镁与钢板表面的二氧化硅反应生成)，二次再结晶的发生、发育与成长，净化钢质(此阶段是在高温退火工艺部分的最后阶段，把硅钢中除了铁和硅以外的元素尽可能的清除干净，包括在前面取向硅钢生产过程中作为有利夹杂予以保护并在二次再结晶发生之前作为抑制剂组成部分的N、S等成分)的物理化学反应，获得取向度高、铁损低的冷轧取向硅钢；(7)、在钢带表面涂布绝缘涂层并进行拉伸平整退火，得到商业应用形态的取向硅钢产品。2、传统一般冷轧取向硅钢的生产方法的显著特点有:(I)、抑制剂从炼钢开始就形成，在随后各工序中要对其进行调整、控制，由于在各工序依次进行中抑制剂有所损失，必须以适当的方式加以弥补，以便到关键时刻发挥作用，作用完成后要从钢中除去；(2)、热轧前的板坯高温加热，加热温度高达1400°C左右，为一般加热炉的极限水平，热连轧线的降温控制也是现有热轧技术的极限；(3)、生产工艺技术的关键是控制各工序每个阶段钢板的组织、织构，以及抑制剂的形态、数量和行为；(4)、由于板坯加热温度高，加热炉需要频繁修补，利用效率低，同时钢坯烧损大、能耗高，热轧卷边裂大，致使冷轧工序生产困难，成材率低，综合成本高；
(5)、高温板还加热一般冷轧取向娃钢的生产工艺复杂,技术含量高，生产设备投资大。该技术经过半个多世纪的发展，已经非常成熟，为电力、电子工业的发展作出了很大的贡献，但正是由于其生产工艺复杂，技术含量高，生产设备投资大和生产企业间的技术封锁，限制了其产量的较快发展，尤其像中国这样经济快速发展的国家，往往还满足不了快速增加的市场需求。3、相关的改进与专利技术为了解决这些问题，在长期的生产实践中和研究工作中人们摸索和开发出了一些成功的办法，现简述如下:(I)、日本专利特开平5-112827中介绍的方法，其化学成分为:[C]0.025 0.075%, Si2.90 4.50%, S ≤ 0.012%, Als0.010 0.060%, N ≤ 0.010%, Mn0.08 0.45%,P0.015 0.045%,其余为Fe及不可避免的夹杂物，板坯1200°C以下加热后进行热车L，用一次冷轧或带中间退火的两次以上的方法轧制到最终成品厚度，脱碳退火后钢带在行进过程中进行连续渗氮，涂氧化镁隔离剂后进行高温退火，生产磁性和底层质量俱佳的取向娃钢。连续渗氮方法:保护气氛为氢和氮的混合气体，其中NH3含量为IOOOppm以上，氧势为PH20/PH2 ( 0.04渗氮温度为500 900°C。(2)、韩国POSCO公司，其低温取向硅钢化学成分为:[C] 0.020 0.045 %，Si2.90 3.30 %，S ≤ 0.006 %，Als0.005 0.019 %, N0.003 0.008 %, Mn0.05 0.30%, Cu0.30 0.70%, Ni0.30 0.70%, Cr0.30 0.70%，其余为 Fe 及不可避免的
杂质，此外，钢中含B0.001 0.012%。脱碳与渗氮同时进行，在湿气氛中渗氮。该方法的基础是以BN为主抑制剂。(3)、中国宝钢申请的专利如ZL200410099080.7及CN101768697A所述方法在于脱
碳前渗氮或脱碳与高温退火两工序同时都需要渗氮。通过对国内外基于渗氮工艺的低温板坯加热生产取向硅钢的专利、文献等的查询与分析，可以发现:由于低温板坯加热的方式造成硅钢带内原有抑制剂到了高温度退火1000°C左右时显得不够，必须在后工序(必须是在高温退火1020°C前)通过渗氮加以补充，也就是增加了(Al、Si)N新抑制剂。但是渗氮的过程又不能对硅酸镁底层的生成反应有影响，渗氮的过程要简单易行以能保证渗氮的稳定与均匀，而这一切都是保证冷轧取向硅钢具有良好的磁性与表面硅酸镁底层的基本条件，本发明较好地解决了这些问题。
发明内容
由于用高温板坯加热生产一般冷轧取向硅钢技术具有能耗高、材料损耗高、钢带边裂大、生产性不好和成本高等固有缺点，低温板坯加热技术生产一般冷轧取向硅钢可以较好地解决这些问题，因而具有强大的开发动力。从目前公开的专利文献和相关的技术资料的用低温板还加热技术生产一般冷轧取向娃钢，几乎都是建立在渗氮工艺基础上的。本发明的目的在于提供一种用一次冷轧法生产一般冷轧取向硅钢的方法，通过开展热轧板常化退火工艺，利用板坯在高温退火时最终磁性性能形成前的特定时间段渗氮，以形成足够的(Al、Si)N有利夹杂，利用其对一次再结晶晶粒的抑制作用，促使二次再结晶晶粒的长大、发育与完善，有利于获得优良的成品磁性与良好的硅酸镁底层。克服了其它专利中使用氨气渗氮对硅酸镁底层的不良影响，同时克服了在脱碳退火和高温退火这两工序都需要渗氮带来在操作上与在渗氮量上的难以控制。为了达到上述目的，本发明的技术方案是:一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，包括如下步骤:⑴、冶炼用转炉(或电炉)炼钢，对钢水进行真空处理、成分精炼及合金化处理，然后连铸成板坯,其基本化学成分为:Si(2.5 5.0)、C(0.01 0.10) ,Mn (0.02 0.10)、S(0.01 0.05) ,Als (0.01 0.05)、Ν(0.003 0.015)，有的成分体系还含有Mo、Sb、Cr、等元素中的一种或多种，其余为铁及不可避免的杂质元素，本产品也可不含Cu ；(2)、热轧板坯热轧前在硅钢专用加热炉内加热到1200°C左右的温度，并进行30分钟以上的保温，使有利夹杂物充分固溶，以便在随后的热轧过程中在硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点——即抑制剂；采用低温板坯加热，取向硅钢板坯的加热温度在1200°C左右，其优点是热轧卷无边裂，生产性好，加热炉使用寿命长，硅钢成材率高；其缺点是有利夹杂固溶不够充分，抑制剂的量在后工序通过渗N得到有效补充；(3)、常化加酸洗热轧板常化退火并进行酸洗，除去钢带表面的氧化铁皮；常化退火温度:1050 11850C (I 20s)+850 980°C (30 180s)，冷却速度:60°C/s 10°C/s ;酸洗条件:在5%左右的盐酸溶液中酸洗；(4)、冷轧用一次冷轧法直接从热轧板厚度轧到成品厚度，冷轧压下率> 82%。大压下率使钢带内部组织中的位错密度显著增加，产生的大量位错以及高斯织构，有利于高斯晶核的形核，只要在高温退火工序二次再结晶发生时有足够的有利夹杂存在，这些高斯晶核就可发育成完善的二次再结晶；(5)、脱碳退火对轧到成品厚度的硅钢带进行脱碳退火和涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离齐U，脱碳温度控制范围:750 890°C，保护气氛为氢、氮混合气体，H2含量占15 80%，保护气氛露点25 75°C;脱碳时间:90 350秒于并把钢板中的碳脱到不影响成品磁性的水平(一般应在30ppm以下)；脱钢带表面总氧[O]:170/t ( [O] ( 315/t(t为钢带实际厚度臟);(6)、高温退火在高温退火工序采用两个台阶(第一个在< 600°C，第二个在< 700°C )的低温保温和只有一个台阶的高温保温(净化钢质)，在第二个台阶的低温保温阶段和升温到1020°C之前的过程中炉内采用纯N2气作保护气体，对钢带进行渗氮，通人纯氮的露点要求(-60°C，炉内气氛的露点要求< 30°C ；高温退火过程中依次发生=MgSiO4底层的生成反应(涂布的氧化镁与钢板表面的二氧化硅反应生成)，二次再结晶的发生、发育与成长，净化钢质(此阶段是在高温退火工艺部分的最后阶段，把硅钢中除了铁和硅以外的元素尽可能的清除干净，包括在前面取向硅钢生产过程中作为有利夹杂予以保护并在二次再结晶发生之前作为抑制剂组成部分的N、S等成分)的物理化学反应，获得取向度高、铁损低的冷轧取向硅钢；(7)、拉伸平整退火按常规的拉伸平整退火工艺进行。本发明方法的显著优点:(I)、冷轧取向硅钢在在上述基本成分的基础上，钢中还可添加B0.01 0.10%和/或Bi < 0.2%，以质量百分比计算。(2)、采用低温板坯加热，取向硅钢板坯的加热温度在1200°C左右，其优点是热轧卷无边裂，生产性好，加热炉使用寿命长，硅钢成材率高；其缺点是有利夹杂固溶不够充分，抑制剂的量需要在后工序通过渗N补充；(3)、用一次冷轧法直接从热轧板厚度轧到成品厚度，其< 82%的大压下率使钢带内部组织中的位错密度显著增加，产生的大量位错以及有利于高斯织构的形成，有利于高斯晶核的形核，在高温退火工序二次再结晶发生时有了足够的有利夹杂存在，这就可发育成完善的(110)
二次再结晶组织；(4)、在高温退火工序采用两个台阶(第一个在< 600°C，第二个在< 700°C )的低温保温和一个台阶的高温保温(净化钢质)，在第二个台阶的低温保温阶段和升温到1020°C之前的过程中炉内采用纯N2气作保护气体，对钢带进行渗氮，通入纯氮的露点要求(-60°C，炉内气氛的露点要求< 30°C ；(5)、此时渗氮的目的是增加抑制剂的量，使钢带内有足够数量的有利夹杂以保护即将或正在进行的二次再结晶顺利完成并发育完善，抑制剂在炼钢时就已形成，在热轧及随后各工序中改变形态并有所损失，需要适当补充，此时刻渗氮起的作用就是先完备抑制剂(Al、Si)N等，以便于 完善二次再结晶；(6)、这里渗氮的特点是直接用纯氮渗，不是用氨来渗氮(避免了用氨渗氮的许多不利影响)，在高温退火阶段在不增加总退火周期的前提下增加一个低温保温台阶，即第二个低保温阶段和1020°C之前的升温阶段组成通纯氮渗氮，在渗氮的同时仍然起到了高温退火时相应阶段该起的作用；这里的渗氮也不是像有的专利介绍的那样用氢、氮混合气体来渗氮，而是用纯氮，也不是在脱碳退火和高温退火同时渗氮，只在高温退火前期进行。渗氮的时机、渗氮量等都只为了一个目的一强化抑制剂在二次再结晶阶段发挥充分的作用，所以提前在前面的工序渗氮所起作用不大。在二次再结晶体完成以后，抑制剂的历史使命也就完成，此时它在取向硅钢中的作用已经从原来的有利夹杂转变为有害夹杂了。因为在取向硅钢成品中，除了铁和硅以外，其他元素在存在都或多或少地对磁化过程有阻碍作用，所以对材料的磁性不利。而在炼钢的时候在取向硅钢中要有一定量的碳、锰、硫、铝等元素，这是为了中间工序控制的需要——其目的只有一个:发展并完善二次再结晶——这是冷轧取向硅钢所特有的，也是取向硅钢的磁性之所以好的原因。
具体实施例方式实施例一:1、500公斤真空炉按照表I的最终成分炼钢，并且热轧条件如表2: 表1、实验钢炼钢成分(％ )
权利要求
1.一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，其特征包括如下步骤: (1)、冶炼 用转炉(或电炉)炼钢，对钢水进行真空处理、成分精炼及合金化处理，然后连铸成板坯，其基本化学成分为:Si(2.5 5.0)、C (0.0l 0.10)、Mn (0.02 0.10)、S (0.01 .0.05)、Al s (0.01 0.05)、N(0.003 0.015)，有的成分体系还含有Mo、Sb、Cr、等元素中的一种或多种，其余为铁及不可避免的杂质元素，本产品不含Cu ； (2)、热轧 板坯热轧前在硅钢专用加热炉内加热到1200°C左右的温度，并进行30分钟以上的保温，使有利夹杂物充分固溶，以便在随后的热轧过程中在硅钢基体内析出细小、弥散的第二相质点一即抑制剂； 采用低温板坯 加热，取向硅钢板坯的加热温度在1200°C左右，其优点是热轧卷无边裂，生产性好，加热炉使用寿命长，硅钢成材率高；其缺点是有利夹杂固溶不够充分，抑制剂的量在后工序通过渗N得到有效补充； (3)、常化加酸洗 热轧板常化退火并进行酸洗，除去钢带表面的氧化铁皮；常化退火温度:1050 11850C (I 20s)+850 980°C (30 180s)，冷却速度:60°C /s 10°C /s ;酸洗条件:在5%左右的盐酸溶液中酸洗； (4)、冷轧 用一次冷轧法直接从热轧板厚度轧到成品厚度，冷轧压下率> 82%。大压下率使钢带内部组织中的位错密度显著增加，产生的大量位错以及高斯织构，有利于高斯晶核的形核，只要在高温退火工序二次再结晶发生时有足够的有利夹杂存在，这些高斯晶核就可发育成完善的~■次再结晶； (5)、脱碳退火 对轧到成品厚度的硅钢带进行脱碳退火和涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离剂，脱碳温度控制范围:750 890°C,保护气氛为氢、氮混合气体,H2含量占15 80%,保护气氛露点25 75°C;脱碳时间:90 350秒，并把钢板中的碳脱到不影响成品磁性的水平(一般应在30ppm以下)；脱钢带表面总氧[O]:170/t ( [O] ( 315/t(t为钢带实际厚度mm)； (6)、高温退火 在高温退火工序采用两个台阶(第一个在< 600°C，第二个在< 700°C )的低温保温和只有一个台阶的高温保温(净化钢质)，在第二个台阶的低温保温阶段和升温到1020°C之前的过程中炉内采用纯N2气作保护气体，对钢带进行渗氮，通入纯氮的露点要求< -60°C，炉内气氛的露点要求< 30°C ； 高温退火过程中依次发生=MgSiO4底层的生成反应(涂布的氧化镁与钢板表面的二氧化硅反应生成)，二次再结晶的发生、发育与成长，净化钢质(此阶段是在高温退火工艺部分的最后阶段，把硅钢中除了铁和硅以外的元素尽可能的清除干净，包括在前面取向硅钢生产过程中作为有利夹杂予以保护并在二次再结晶发生之前作为抑制剂组成部分的N、S等成分)的物理化学反应，获得取向度高、铁损低的冷轧取向硅钢； (7)、拉伸平整退火 按常规的拉伸平整退火工艺进行。
2.如权利要求I所述的一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，其特征是冷轧取向硅钢在在上述基本成分的基础上，钢中还可添加BO. 01 O. 10%和/或Bi ( O. 2%，以质量百分比计算。
3.如权利要求I所述的一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，其特征是采用低温板坯加热，取向硅钢板坯的加热温度在1200°C左右，其优点是热轧卷无边裂，生产性好，加热炉使用寿命长，硅钢成材率高；其缺点是有利夹杂固溶不够充分，抑制剂的量在后工序通过渗N得到有效补充。
4.权利要求I所述的一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，其特征是用一次冷轧法直接从热轧板厚度轧到成品厚度，其>82%的大压下率使钢带内部组织中的位错密度显著增加，产生的大量位错以及有利于高斯织构的形成，有利于高斯晶核的形核，在高温退火工序二次再结晶发生时有了足够的有利夹杂存在，这就可发育成完善的(110)
二次再结晶组织。
5.如权利要求I所述的一般取向硅钢由两次冷轧改为一次冷轧的生产方法，其特征是在高温退火的前阶段时包含有渗氮，这里渗氮的特点是直接用纯氮渗，不是用氨来渗氮(避免了用氨渗氮的许多不利影响)，在高温退火阶段在不增加总退火周期的前提下增加一个低温保温台阶，即第二个低保温阶段和1020°C之前的升温阶段组成通纯氮渗氮，在渗氮的同时仍然起到了高温退火时相应阶段该起的作用；这里的渗氮也不是像有的企业那样用氢、氮混合气体来渗氮，而是用纯氮，渗氮的时机、渗氮量等都只为了一个目的——强化抑制剂在二次再结晶阶段发挥充分的作用；在二次再结晶体完成以后，抑制剂的历史使命也就完成，此时它在取向硅钢中的作用已经从原来的有利夹杂转变为有害夹杂了 ；因为在取向硅钢成品中，除了铁和硅以外，其他元素在存在都或多或少地对磁化过程有阻碍作用，所以对材料的磁性不利；而在炼钢的时候在取向硅钢中要有一定量的碳、锰、硫、铝等元素，这是为了中间工序控制的需要——其目的只有一个发展并完善二次再结晶——这是冷轧取向硅钢所特有的，也是取向硅钢的磁性之所以这么好的原因。
全文摘要
一般取向硅钢由两次改为一次冷轧的生产方法，包括如下步骤(1)冶炼、真空处理、精炼并连铸成坯；(2)热轧；(3)常化加酸洗；(4)一次冷轧压下率≥82％；(5)脱碳退火温度750～890℃，气氛露点25～75℃，脱碳时间90～350秒，钢带表面总氧量170/t≤
≤315/t；(6)高温退火，气氛露点≤30℃，设置两个台阶的低保温和一个台阶高保温，N气渗氮量≥16ppm；(7)拉伸平整退火，含酸洗、涂层、退火平整。本发明通过一次冷轧，大压下率有利于形成高斯织构与成核，于高温退火的前期渗氮，形成足够数量的(Al、Si)N夹杂，利用其抑制作用，有利于二次再结晶的发展、稳定与完善；本发明克服了其它专利中使用氨渗氮和多次渗氮对产品的不良影响。
文档编号C22C38/04GK103255274SQ20121029267
公开日2013年8月21日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者张维林, 魏智强, 张爱春, 计甫祥, 张宗恩, 许洁滨, 聂若坤 申请人:新万鑫(福建)精密薄板有限公司