[发明专利]一种取向电工钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧取向电工钢板制造工艺，特别属于以固溶温度低于1200℃的板坯低温加热技术，以及连续式二次再结晶退火技术实现的取向电工钢及其制造方法。

背景技术

传统取向电工钢的基本化学成分为：C0.01～0.10％，Si2.5～4.5％，Mn0.03～0.1％，S0.012～0.050％，Als0.01～0.05％，N0.003～0.012％，有的成分体系还含有Cu、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；

现有技术生产取向电工钢一般采用板坯高温加热的方法，具体步骤如下：

用转炉(或电炉)炼钢，进行二次精炼及合金化，连铸成板坯，板坯在专用高温加热炉内加热到1400℃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电工钢基体内析出细小、弥散的第二相质点，即抑制剂；热轧板常化(或不常化)后，进行酸洗，除去表面氧化铁皮；用一次冷轧或包括中间退火的两次以上冷轧法轧到成品厚度，进行脱碳退火和涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂，把钢板中的C脱到不影响成品磁性的程度(一般应在30ppm以下)；高温退火过程中，钢板发生二次再结晶、Mg₂SiO₄底层形成及净化(除去钢中的S、N等对磁性有害的元素)等物理化学变化，获得取向度高、铁损低的取向电工钢；最后，经过涂布绝缘涂层和拉伸退火，得到商业应用形态的取向电工钢产品。

该方法具有以下缺点：

(1)抑制剂从炼钢开始就形成，并在其后的各工序都发挥作用，必须对它进行控制与调整；

(2)板坯内的柱状晶发达，晶界氧化，导致边裂严重，后工序生产性差；

(3)必须使用专用的高温加热炉对板坯高温加热，加热温度高达1400℃，为传统加热炉的温度极限，轧线温降的控制也达到了现有热轧技术的极限。同时，由于高温加热，板坯表面融渣严重，对加热炉必须频繁修补，导致炉子的作业率低下，维护费用高；

(4)板坯的厚度一般为200~250mm，为了加热均匀，必须长时间加热，所以能耗较高，进而导致热轧卷的边裂大，致使冷轧工序生产困难，成材率低，成本高。

(5)必须进行长时间(约150小时)的高温罩式退火，退火时材料成卷状，钢卷内外受热不均匀，且钢卷长时间加热产生严重的蠕变，形成所谓的“大象脚”，进而导致钢卷表面质量及板形差，性能不均匀等缺陷，严重影响产品的成材率。

由于传统的高温板坯加热工艺存在固有的缺陷，为了改进工艺，在生产实践和研究工作中，人们逐渐探索出一些改进传统工艺的新生产方法，现简述如下：

(1)中温取向电工钢生产方法

俄罗斯的新利佩茨克冶金厂、VIZ等厂采用中温取向电工钢生产技术，板坯加热温度1250～1300℃，化学成分中含较高的Cu(0.4～0.7％)，以AlN和Cu为抑制剂。该方法的抑制剂与高温法类似，也是一种先天性的抑制剂。但可以完全避免高温加热带来的边裂问题，缺点是只能生产一般取向电工钢，不能生产高磁感取向电工钢；产品的板形和底层质量也较差。

(2)不含抑制剂成分的制造方法

使材料高度纯化，将Se、S、N、O的含量分别减少至30ppm，从而排除了Se、S、N、O等偏析带来的影响，使高能晶界与其他晶界在移动速度方面差别明显化，且晶界移动速度随材料高度纯化而加大。

下面对以上提到的两种方法进行详细比较。

中温取向电工钢生产方法采用以AlN为主、Cu的化合物为辅的抑制工艺方案，板坯加热温度为1250～1300℃，采用两次冷轧，一次冷轧后脱碳退火，二次冷轧后涂MgO、进行高温退火，涂绝缘涂层。与传统工艺相比，该工艺有如下特点：

(a)在成分上采用较高的Cu(约0.5％)，容易形成γ相，有助于降低AlN的固溶温度；另外，Cu形成平衡态固溶温度为1200～1250℃的CuxS(MnS为1315～1320℃)使板坯加热温度降低，约1250～1300℃。同时采用与之相应的低的板坯进精轧机温度(＜1050℃)，以取得细小、弥散的AlN和Cu化物，热轧板不进行常化处理。对于低S的成分(＜0.01％，新利佩茨克)，形成含Cu的弥散相(Cu₂Si和CuMnO₄)，起辅助抑制剂的作用。