一种新型高磁感取向硅钢常化冷却的生产方法及产品与流程

本发明属于金属材料制造加工领域，具体涉及一种新型高磁感取向硅钢常化冷却的生产方法及产品，这种方法用于高磁感取向硅钢热轧板常化退火，能够降低低温高磁感取向硅钢成品的铁损值，同时改善常化后板形。

背景技术：

从变压器行业发展趋势来看，变压器将向大容量、高参数、节能、智能化方向发展，国家电力工业在2015年提出推行节能变压器的实施战略，明确了要逐步淘汰s9型变压器，大量使用s13型变压器，尤其是对高磁感取向硅钢需求的明显增长，成为未来的发展方向。

高磁感取向硅钢成品铁损及磁感的高低，与全工序生产工艺密切相关，而其中热轧板的常化工艺尤为关键。中国发明(申请号2012105199065,公布号cn103074476,公布日期:2013.05.01)公开了一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法,该发明要解决的是针对在常化过程中随着加热温度的提高，材料在冷却时的脆性越来越大，磁感值偏低的不足，提供一种磁感高、铁损低、冷轧性能优良的分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法。具体步骤：1)经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；2)进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3倍厚；3)进行卷取，控制卷取温度在500～700℃；4)分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～950℃，第三阶段温度控制在950～800℃；5)一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～250℃时效轧制方式；6)在湿式n2+h2气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～900℃，脱碳退火时间在60～240秒；7)进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为n2+h2+nh3，并使nh3量占总气体体积百分比的1～30％；8)进行高温退火，退火温度在700～1200℃，退火时间至少2个小时；并在退火温度为750～1100℃范围内，使气氛中的n2体积百分比含量不低于15％。

中国专利申请2009100482893(公布号cn101845582a公布日2010.09.29)公开了一种高磁感取向硅钢产品的生产方法,该生产方法包括冶炼、连铸、热轧、常化、冷轧、脱碳退火、mgo涂层、高温退火和绝缘涂层，其特征在于，所述的常化包括热轧板在进行常化的同时，同步完成渗氮，常化渗氮温度1050～1150℃、时间50～100s、露点15～75℃、气氛5～35％nh3(体积百分比)，其余气体为n2；常化渗氮后热轧板内渗入的[n]含量60～250ppm；渗入的[n]含量与热轧板厚度、渗氮温度、渗氮时间和氨气比例等渗氮参数符合下列关系：渗入的[n]含量＝-3.08a2+0.04b+0.96c+4.12d+c其中，a：热轧板厚度(mm)；b：渗氮温度(℃)；c：渗氮时间(s)；d：氨气比例(％)；c：常数；常化渗氮后，通过控制冷却工艺来实现尺寸≤300nm的aln颗粒的体积分数占aln总体积的60％以上；常化冷却，快速冷却起始温度700～950℃，降温至550℃的快速冷却速度15～40℃/sec。在高磁感取向硅钢生产过程中，热轧板在氮气下高温常化，目的是析出大量细小aln，同时使热轧板组织更均匀和再结晶晶粒数量更多。通常的常化工艺为：常化温度1050～1150℃，常化总时间4～5min。常化后严格控制开始冷温度和冷却速度，因为10～50nmaln就是冷却过程中通过γ→α相变而析出的。一般在900～950℃二次保温结束后喷水急冷却，图1是其常化技术的温度工艺曲线。此方法在实际生产中存在以下缺点：温度控制高且能耗大；900～950℃高温下直接喷水急冷却不利于合适尺寸的aln析出；急冷过程中造成内应力较大，板形不好，不利于后工序冷轧轧制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型高磁感取向硅钢常化冷却的生产方法，用于改善高磁感取向硅钢磁性能，同时提高高磁感取向硅钢常化板的板形与轧制性。

本发明所述生产方法的具体步骤如下：

常化温度1050～1150℃，保温时间≤20s后以冷却速度5～8℃/s降至900～950℃，进行二次保温，时间100～150s，其后控制冷却速度10～15℃/s至700～800℃出炉，进行水喷急冷却。

其中900～950℃二次保温常化后进行空冷控制，冷却速度10～15℃/s至700～800℃出炉，目的是在常化炉炉内完成γ→α相变，减少通常的冷却工艺在后续快速冷却中发生相变造成20nm以下无效aln的析出，实现合适尺寸aln析出和基体组织均匀性改善。同时出炉温度降低，使热轧板常化退火后的脆性和板形均得到大幅改善，提高了成材率。

本发明与通常常化冷却技术相比具有如下有益效果：

采用新型高磁感取向硅钢的常化冷却工艺，减少无效aln(尺寸20nm以下)的析出，使更多als在渗氮后析出；实现合适尺寸aln析出和组织均匀性改善，从而提高产品磁性能。同时出炉温度降低，使热轧板常化退火后的脆性和板形均得到大幅改善，提高了成材率。本发明所述高磁感取向硅钢板具有优良的磁性能。

附图简要说明

图1为现有技术的常化技术的温度工艺曲线,

图2为本发明常化冷却技术的温度曲线

图3本发明实施例3常化后抑制剂aln的分布图

图4对比例3的常化后抑制剂aln的分布图

具体实施方式

图2为本发明常化冷却技术的温度曲线。如图2所示，在待常化处理的述高磁感取向硅钢板在1050-1150℃温度段内进行第一阶段常化，保温时间≤20s；之后以冷却速度5～8℃/s降至900～950℃，冷却时间约为25s，进行二次保温，时间100～150s；其后控制冷却速度10～15℃/s至700～800℃出炉；随即进行水喷急冷却至常温。

其中，900～950℃二次保温常化后进行空冷控制，冷却速度10～15℃/s至700～800℃出炉。本发明常化冷却工艺中的第二段900～950℃常化保温，时间100～150s，然后再控制冷却速度10～15℃/s至700～800℃出炉。此不同于现有技术中的700～950℃常化保温后直接出炉的工艺。

按照上述冷却工艺生产出高磁感取向硅钢，发明例及对比例的生产过程工艺参数如表1所示，产生效果如表2所示。

表1本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表2本发明实施例及对比例检测的最终磁性能

表1和表2中中，p1.7/50(w/kg)——铁损值，即磁极化强度在1.7t、频率在50hz交变磁场下测得的比总损耗，单位为瓦/公斤；b800(t)——磁感强度值。即在磁场强度h为800a/m(用峰值表示)下的磁感应强度值。

由表1和表2对比可看出，本发明常化工艺的实施例比对现有技术常化工艺的成品铁损值与磁感应强度，本发明常化工艺实施例的成品铁损值与磁感应强度值更优。其中表1中所列的本发明常化工艺中实施例3具有最佳工艺参数，其对应的铁损值为0.921，磁感应强度为1.923。

取最佳的实施例3与对比例3的常化后抑制剂aln的分布图进行对比，图3本发明实施例3的常化后抑制剂aln的分布图；图4对比例3的常化后抑制剂aln的分布图。

从图3实施例3的抑制剂aln与图4对比例3的aln图看出：实施例3中的尺寸20-30nm有效作用抑制剂aln析出数量的更多，20nm以下无效抑制剂aln的更少，且50nm尺寸的少量析出，比对比例3的50nm数量少很多。此常化后有效抑制剂aln的状况，与实施例3的磁性能优于对比例3的结论是相吻合的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。