[发明专利]一种磁性能优良的取向硅钢生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及取向硅钢生产方法，特别是一种磁性能优良的取向硅钢生产方法。

背景技术

取向硅钢是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，主要用作变压器铁芯、发电机和大型电机等。要求有优良的磁性能，特别是低的铁损。

取向硅钢是利用二次再结晶技术，使Goss织构(Goss织构：{110}晶面平行轧面，<001>晶向平行轧向)发生异常晶粒长大，吞并其它位向的晶粒后得到优良的轧向磁性能。

传统的高磁感取向硅钢生产方法如下：

板坯在专用高温加热炉内加热到1350℃～1400℃的温度，并进行1h以上的保温，使得有利夹杂AlN，MnS或MnSe充分固溶，然后进行轧制，终轧温度达到950℃以上，热轧钢带快速喷水冷却后进行卷取。在随后的常化过程中，使基体内析出细小、弥散的第二相质点(即晶粒长大抑制剂)，热轧板常化后进行酸洗，除去表面氧化铁皮。进一步冷轧至成品厚度后，进行脱碳退火把钢板中的[C]降低到不影响成品磁性的程度(≤30ppm)，然后涂布以MgO为主要成分的退火隔离剂进行高温退火，使钢板发生二次再结晶、形成Mg₂SiO₄底层及净化钢质，最后涂布绝缘涂层并进行拉伸退火，得到磁感高、铁损低和绝缘良好的高性能取向硅钢产品。

以上生产方法存在如下问题：

1.加热温度高，板坯烧损大；

2.加热炉需频繁修补，生产效率低；

3.热轧温度高，热轧卷边裂大；

为了解决这些问题，国外一些公司摸索和开发出了以较低的板坯加热温度生产取向硅钢的方法，比如：

1、中温取向硅钢生产方法

俄罗斯的新利佩茨克冶金常厂、VIZ厂等采用中温取向硅钢生产技术，板坯加热温度1200-1300℃，化学成分中含较高的Cu(0.4％-0.7％)，以AlN和CuS为抑制剂。该方法可以避免板坯高温加热带来的诸多问题，缺点是只能生产一般取向硅钢。

2、板坯低温加热、渗氮方法

在冷轧板通过脱碳退火炉的时候，通入NH₃对钢板内部进行渗氮，形成一种后天的获得型抑制剂。通过该方法，可以使得板坯加热温度降低到1250℃以下，该方法既可以生产一般取向硅钢，也可以生产高磁钢取向硅钢。

3、无抑制剂的取向硅钢生产方法

冶炼的时候，控制材料的高度纯化，将Se、S、N、O的含量都降低至30ppm以下，从而排除了Se、S、N、O等偏析带来的影响，利用高能晶界与其他晶界在移动速度方面的差别来制造取向硅钢。

M.Barisoni等提出常化后以20℃/s速度将钢板冷却到800～850℃，然后以100℃/s的冷速进行淬火，使钢中形成体积百分比约8％，硬度H_V≥600(该钢板基体H_V≥230)的弥散马氏体相，同时析出大量约10nm的AlN。因为形成了马氏体，使得储能增高，冷轧后的储能更高，而储能使得脱碳退火时{110}晶粒更容易再结晶和长大，脱碳退火后{110}组分得以加强，所以成品的磁性提高。

马氏体相变可由快速冷却(淬火)引起，即热致马氏体相变；另外，也可由应力或应变所引起，即应力或应变诱发马氏体相变。从相变自由能的角度，应力诱导马氏体相变所作的功与驱动相变的自由能变化是相同的。因此，马氏体相变的驱动力由两部分组成，即化学驱动力和力学驱动力。

在应力状态下，马氏体相变温度降低。而在居里点温度Tc(770℃)以下，取向硅钢呈现自发的铁磁伸长，能够部分地抵消冷却时体积自动收缩，使得马氏体相变温度下降增加。

马氏体相变经历了形核和长大两个阶段。

根据固态相变理论可以看到，变形储能的引入，使马氏体的形核率大大提高，幅度可达数十到几百个数量级。储能对马氏体晶核生长速度影响并不很大。

美国专利US3959033通过控制热轧后的常化工艺，特别是控制常化过程中700～900℃到室温的冷却速度来控制马氏体的量，并最终实现提高成品磁性能。该专利不足之处在于难以实现板厚度方向上的冷速一致性，也就导致了在板厚方向上马氏体的分布不均匀性；也是由于不均匀性，所以难以实现马氏体量的有效控制。而且采用水进行700～900℃到室温的冷却速度控制，首先，容易受现场条件的限制，比如气温、喷嘴损害或者堵塞，可能会导致冷速的不稳定性；其次，由于钢板温度检测上的人为因素较大，难以实现精确控制，使得冷速的微调难以实现。

发明内容