本发明涉及取向电工钢生产
技术领域：
，具体涉及一种高磁感取向硅钢及其制备方法。
背景技术：
：大型发电机组为提高发电效率，大量的电机制造企业选用高磁感取向硅钢制造电机的定子电芯，可广泛应用于大型火电、核电、风电等发电机组。定子铁芯制造过程中需要使用高磁感取向硅钢，此种取向硅钢的性能需要达到发电机组的标准，才能保证定子铁芯的性能和机械强度。有关高磁感取向硅钢及其制备方法的专利文献主要查阅如下：申请号为200810222026.5的中国专利公开了一种低温加热取向电工钢的生产方法。铸坯在1050～1100℃加热后热轧，开轧温度为900～1100℃，终轧温度为850～950℃，轧成1.5～3.0mm厚的热轧板；在650～750℃进行高温卷取，卷取后淬水或者保温10min～2h；然后经一次或者带中间退火的二次冷轧到成品厚度，其最终总压下率为80～90％；再经脱碳退火，渗氮处理后涂mgo隔离剂并高温退火得到最终成品；所述的铸坯成分为：c：0.005～0.08％，si：2.5～6.5％，als：0.015～0.04％，mn：0.001～0.4％，cu：0.01～1.0％，s≤0.03％，p≤0.02％，n：0.003～0.010％，其余为fe及不可避免的夹杂物；均为质量百分比。申请号为cn200410099080.7的中国专利公开了一种取向硅钢及其生产方法和装置，其组分(重量百分比)为：c：0.035～0.060％、si：2.5～3.5％、mn：0.08～1.8％、s：0.005～0.010％、als：0.015～0.035％、n：0.0050～0.0090％、sn：0.01～0.15％、p：0.010～0.030％、cu：0.05～0.12％、余fe。其生产方法包括：a.冶炼；b.热轧，铸坯加热到1100～1200℃，开轧温度小于1200℃，终轧温度850℃以上，卷取温度650℃以下；c.常化，热轧板进行1050～1180℃(1～20s)和850～950℃(30～200s)的常化退火，并快速冷却；d.冷轧，用一次或带中间退火的二次以上冷轧方法轧到成品板厚度；e.渗氮、脱碳，涂布以mgo为主要成分的高温退火隔离剂；高温退火及热平整退火。申请号为201110444436.6的中国专利公开了一种用薄板坯连铸连轧生产的一般取向硅钢及制造其方法。其组分及重量百分比为：c：0.015～0.055％，si：2.5～4.0％，mn：0.10～0.40％，p≤0.025t％，s≤0.010％，als：0.010～0.025％，n：0.0065～0.0075％，cu：0.30～0.60％，其余为fe及不可避免的杂质；其步骤：冶炼并采用薄板坯连铸连轧；酸洗后第一次冷轧；在含有湿气的n2、h2气氛下进行中间完全脱碳退火；第二次冷轧，轧至所需厚度；在n2、h2气氛下进行回复退火、涂布氧化镁隔离剂、进行高温退火、进行平整拉伸，并涂布绝缘层。该专利利用aln与ε-cu作为抑制剂，降低抑制剂的固溶温度，且后工序不需常化、渗氮，生产成本降低，且成品性能均匀。申请号为201110033117.6的中国专利公开了一种高磁感取向硅钢的生产方法，其包括如下步骤：a)炼钢、连铸生产出板坯，板坯成分重量百分比为：c：0.05～0.10％，si：2.5～4.0％，s：0.008～0.028％，als：0.008～0.040％，n：0.004～0.012％，mn：0.08～0.20％，cu：0.08～0.30％，其余为fe及不可避免的杂质；b)上述板坯在加热炉内经不高于1250℃的温度保温后进行热轧，终轧温度在850℃以上；c)对热轧板进行退火、酸洗、一次冷轧或包含中间退火的两次冷轧，轧至成品厚度；d)对冷轧板进行脱碳退火，即将冷轧板加热到800～880℃的均热温度，在湿的氮氢保护气氛中保温，保温时间不大于5分钟，脱碳退火后钢板平均晶粒直径为13～29μm；e)涂布以氧化镁为主要成分的退火隔离剂，之后进行高温退火；f)在最终冷轧后、高温退火二次再结晶之前进行渗氮处理；g)涂布绝缘涂层，并进行拉伸平整退火。以上专利的成分或加工工艺方式如下：申请号为200810222026.5的中国专利进行一次或二次冷轧，且须在高温退火二次再结晶之前进行渗氮处理，增加了生产成本；申请号为200410099080.7的中国专利进行一次或二次冷轧，且同样须进行渗氮处理，增加了生产成本；申请号为201110444436.6的中国专利虽然不需进行渗氮处理，但需采用二次冷轧，降低了生产成材率，提高了生产成本；申请号为201110033117.6的中国专利进行一次冷轧或包含中间退火的两次冷轧，且在最终冷轧后、高温退火二次再结晶之前同样须进行渗氮处理，增加了生产成本。以上专利均需采用二次冷轧和进行渗氮的方法处理，来提高硅钢的性能，但是降低了生产成材率，增加了生产成本，对生产过程产生了较大难度。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高磁感取向硅钢及其制备方法。本发明以aln为主要抑制剂，通过降低als与n、mn与s的固溶度积来降低板坯热轧加热温度，并在炼钢工序中加入少量p、cu、sb、sn、cr、bi和as(p+cu+sb+sn+cr+bi+as≤0.80％)作为辅助抑制剂，通过低温热轧(≤1280℃)和热轧板1050℃～1150℃常化处理，经一次冷轧、脱碳退火、涂氧化镁隔离涂层和高温退火后，不渗氮获得成品钢板(0.30mm厚度)磁感应强度b800≥1.935t，铁损p17/50≤1.02w/kg。为实现上述目的，本发明所设计一种高磁感取向硅钢，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.015％～0.095％、si：2.80％～3.60％、als：0.010％～0.020％、n：0.0080％～0.0100％、mn：0.030％～0.150％、s：0.0030％～0.0150％，添加p、cu、sb、sn、cr、bi和as中的一种或几种，且满足(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)≤0.80％，其余为铁和不可避免的杂质。进一步地，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.015％～0.095％、si：2.80％～3.60％、als：0.010％～0.020％、n：0.0080％～0.0100％、mn：0.030％～0.150％、s：0.0050％～0.0150％，添加p、cu、sb、sn、cr、bi和as中的一种或几种，且满足(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)≤0.80％，其余为铁和不可避免的杂质。再进一步地，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.085％、si：3.25％、als：0.0145％、n：0.0082％、mn：0.095％、s：0.0086％、bi：0.0071％、p：0.0148％、cu：0.022％、sn：0.0052％、sb：0.0014％、cr：0.014％、as：0.0054％；其余为铁和不可避免的杂质。再进一步地，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.055％、si：3.28％、als：0.0148％、n：0.0088％、mn：0.098％、s：0.0077％、bi：0.0068％、p：0.0121％、cu：0.022％、sn：0.0058％、sb：0.0012％、cr：0.018％、as：0.0054％；其余为铁和不可避免的杂质。再进一步地，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.055％、si：3.23％、als：0.0149％、n：0.0087％、mn：0.097％、s：0.0079％、bi：0.0077％、p：0.0134％、cu：0.026％、sn：0.0054％、sb：0.0013％、cr：0.018％、as：0.0061％；其余为铁和不可避免的杂质。再进一步地，所述高磁感取向硅钢厚度为0.30mm，其磁感应强度b800≥1.935t，铁损p17/50≤1.02w/kg。本发明还提供了一种上述高磁感取向硅钢的制备方法，该方法通过热轧、常化、冷轧、脱碳退火和涂隔离涂层、高温退火和拉伸平整退火制备得到高磁感取向硅钢，其中，1)热轧，实行低温加热热轧，热轧的加热温度为1100℃～1280℃，终轧温度为850℃～1100℃范围内，热轧板厚度为2.0～2.8mm，板温≤600℃卷取；2)常化：在1050℃～1150℃下进行保温30～180s。3)冷轧：采用一次轧制法，至少进行一道次时效轧制，时效温度160-250℃，轧制目标厚度为0.30mm。4)脱碳退火和涂隔离涂层：脱碳退火温度为750～900℃，保温为60～180s，露点为25℃，保护气为h2和n2混合气体，h2体积含量为15～80％，脱碳退火后涂布以mgo为主要成分的高温退火隔离剂。5)高温退火：常规的高温退火工艺，完成二次再结晶、钢质净化。6)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂布绝缘涂层，获得高磁感取向硅钢。本发明的原理：1)高磁感取向硅钢的化学成分的优点：c，碳为取向硅钢制造的重要元素，小于0.03％c时，特别是小于0.02％c的3.25％si钢已无相变，铸坯在加热时晶粒明显粗化，热轧带沿板厚方向中心区的形变晶粒粗大，<110>纤维织构强，冷轧和脱碳退火后残存有形变晶粒，高温退火后二次再结晶不完全，使磁性降低，但碳含量过高，会造成脱碳困难，因此，碳含量为0.015％～0.095％；si，取向电工钢中加入si能够增加电阻率，降低铁损，但是si含量增加会导致加工脆性，因此，为保证加工性需控制si的含量，si含量在2.80％～3.60％之间；mn、s，为辅助抑制剂形成元素，降低mn、s的含量，可降低[mn×s]的固溶度积，从而保证铸坯中的大颗粒mns可在≤1280℃加热条件下完成固溶，在轧制过程中析出形成小颗粒mns的有益第二相粒子，故本发明中mn含量在0.030％～0.150％，s含量在0.0050％～0.0150％；als、n，为抑制剂aln形成元素，本发明强调1100℃～1280℃低温板坯加热热轧，为保证铸坯中大颗粒aln可在≤1280℃加热条件下完成固溶，故本发明中als含量在0.010％～0.020％，n含量在0.0080％～0.0100％，且满足n/als≥0.40，在可完全固溶的条件下提高n/als的值，更有利于形成细小颗粒的aln第二相质点，提高初次再结晶退火及二次再结晶退火开始阶段的抑制力，保证成品性能；p、cu、sb、sn、cr、bi和as等为界面富集元素，极易在相界、晶界富集，从而阻止第二相和基体晶粒的长大，本发明以p、cu、sb、sn、cr、bi和as等为辅助抑制剂，但p、cu、sb、sn、cr、bi和as等含量过高易造成热轧边裂大，因此(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)≤0.80％。2)制造工艺的优点热轧，钢坯的加热温度st，控制在1100℃≤st≤1280℃，加热温度在1100℃～1280℃，终轧温度在850℃～1100℃范围内，保证在较高的温区范围内进行热轧，以及较高的终轧温度，在热轧过程中不析出大颗粒的aln等第二相质点，热轧板厚度为2.0～2.8mm，≤600℃卷取。热轧板常化，在1050℃～1150℃进行保温30～180s的热轧板常化，保证尺寸适宜的(可完成固溶)aln第二相质点完成固溶，形成有利的第二相。在低于1050℃的温度下进行常化，由于温度低，aln难以固溶；高于1150℃钢带晶粒粗化，导致初次再结晶退火后晶粒长大，同时增加生产成本。脱碳退火，脱碳退火退火温度750～900℃，保温60～180s，露点为25℃，保护气氛为湿的h2和n2混合气体，h2体积含量：15～80％，脱碳退火的目的是：完成初次再结晶，使基体中有足够数量的[110](001)晶粒(二次晶核)以及有利于它们长大的初次再结晶组织和织构；将钢中碳脱到0.0030％以下，保证以后高温退火处于单一的α相；在钢带表面形成致密均匀的sio2薄膜。涂布以mgo为主要成分的高温退火隔离剂。高温退火，完成二次再结晶及钢质净化等。拉伸平整退火，完成拉伸平整退火和涂布绝缘涂层，获得取向电工钢薄板成品。本发明的有益效果：本发明通过降低als与n、mn与s的固溶度积来降低板坯热轧加热温度，在可完全固溶的条件下并控制n/als≥0.40，单独或复合添加p、cu、sb、sn、cr、bi和as中的一种或几种，并通过1100℃～1280℃低温热轧和热轧板1050℃～1150℃常化处理，als提高到0.014％，降低常化时间，有利于形成细小颗粒的aln第二相质点，提高初次再结晶退火及二次再结晶退火开始阶段的抑制力，经一次冷轧、脱碳退火、涂氧化镁隔离涂层、高温退火、拉伸平整退火和涂布绝缘涂层后，保证成品性能获得0.30mm厚度磁感应强度b800≥1.935t，铁损p17/50≤1.02w/kg的取向硅钢成品钢板，较常规取向硅钢性能b800提高了0.02t，p17/50降低了0.1w/kg。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。本发明的高磁感取向硅钢，所述高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计包括：c：0.015％～0.095％，si：2.80％～3.60％，als：0.010％～0.020％，n：0.0080％～0.0100％，mn：0.030％～0.150％，s：0.0030％～0.0150％，添加p、cu、sb、sn、cr、bi和as中的一种或几种，且满足(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)≤0.80％，其余为铁和不可避免的杂质。上述高磁感取向硅钢的制备方法，该方法通过热轧、常化、冷轧、脱碳退火和涂隔离涂层、高温退火和拉伸平整退火制备得到高磁感取向硅钢，其中，1)热轧，实行低温加热热轧，热轧的加热温度为1100℃～1280℃，终轧温度为850℃～1100℃范围内，热轧板厚度为2.0～2.8mm，板温≤600℃卷取。2)常化：在1050℃～1150℃下进行保温30～180s。3)冷轧：采用一次轧制法，至少进行一道次时效轧制，时效温度160-250℃，轧制目标厚度为0.30mm。4)脱碳退火和涂隔离涂层：脱碳退火温度为750～900℃，保温为60～180s，露点为25℃，保护气为h2和n2混合气体，h2体积含量为15～80％，脱碳退火后涂布以mgo为主要成分的高温退火隔离剂。5)高温退火：常规的高温退火工艺，完成二次再结晶、钢质净化。6)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂布绝缘涂层，获得高磁感取向硅钢。根据上述配方和制备方法，结合实际情况设计高磁感取向硅钢的化学成分的取值：表1本发明各实施例及对比例的取值列表(wt％)csimnalsnsbipcusnsbcras对比例10.0553.230.0920.00830.00850.00720.00720.01200.0230.00600.00180.0140.0054对比例20.0573.190.0960.02160.00800.00660.00780.01340.0210.00560.00130.0190.0062实施例10.0583.250.0950.01450.00820.00860.00710.01480.0220.00520.00140.0140.0054实施例20.0553.280.0980.01480.00880.00770.00680.01210.0220.00580.00120.0180.0054实施例30.0553.230.0970.01490.00870.00790.00770.01340.0260.00540.00130.0180.0061实施例40.0583.240.0900.01660.00880.00880.00690.01420.0250.00550.00140.0160.0052实施例50.0573.200.0910.01880.00890.00960.00680.01120.0290.00520.00180.0130.0056对比例30.0563.220.0920.01550.00880.00760.00620.01180.4460.12300.22130.1280.0054从表1可以看出，对比例1中als＜0.010％，als含量偏低，脱碳后aln析出数量减少，高温退火中抑制力降低，成品磁性能降低；对比例2中als＞0.020％，als与n的固溶度积偏高，在1100℃～1280℃加热情况下难以完全固溶，导致脱碳后有效析出数量减少，从而导致初次再结晶退火及高温退火中抑制力降低，成品磁性能降低；对比例3中(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)＞0.80％，界面富集元素含量过高，热轧边裂极大，生产难以顺利开展。表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表对比例1中热轧加热温度＜1100℃，终轧温度＜850℃，加热过程中aln不能完全固溶，且终轧温度偏低，将析出大颗粒的aln，有效的aln析出减少，常化时间＜30s，小颗粒aln不能完全固溶，脱碳退火后有效析出数量减少，从而导致高温退火中抑制力降低，成品磁性能降低；对比例2中热轧加热温度＞1280℃，加热温度偏高，铸坯晶粒尺寸长大，从而导致热轧板、初次再结晶退火板晶粒尺寸长大，同时，加热温度偏高，将加剧铸坯烧损，成材率降低，常化时间＞180s，常化时间太长将导致有利析出聚集、粗化，从而导致后工序退火中抑制力降低，同时，加热时间太长，热轧板晶粒长大，从而导致初次再结晶退火板晶粒尺寸长大，成品磁性能降低；对比例3中常化温度＜1050℃，常化中小颗粒的aln难以固溶，脱碳退火后有效析出数量减少，从而导致高温退火中抑制力降低，成品磁性能降低。表3本发明各实施例及对比例性能检测情况列表(成品厚度0.30mm)对比例1中als＜0.010％，als含量偏低，脱碳后aln析出数量减少，高温退火中抑制力降低，热轧加热温度＜1100℃，终轧温度＜850℃，加热过程中aln不能完全固溶，且终轧温度偏低，将析出大颗粒的aln，有效的aln析出减少，常化时间＜30s，小颗粒aln不能完全固溶，脱碳退火后有效析出数量减少，从而导致高温退火中抑制力降低，成品磁性能降低；对比例2中als＞0.020％，als与n的固溶度积偏高，在1100℃～1280℃加热情况下难以完全固溶，导致脱碳后有效析出数量减少，热轧加热温度＞1280℃，加热温度偏高，铸坯晶粒尺寸长大，从而导致热轧板、初次再结晶退火板晶粒尺寸长大，同时，加热温度偏高，将加剧铸坯烧损，成材率降低，常化时间＞180s，常化时间太长将导致有利析出聚集、粗化，从而导致后工序退火中抑制力降低，同时，加热时间太长，热轧板晶粒长大，从而导致初次再结晶退火板晶粒尺寸长大，成品磁性能降低；对比例3中(p+cu+sb+sn+cr+bi+as)＞0.80％，界面富集元素含量过高，热轧边裂极大，生产难以顺利开展。其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。当前第1页12