[发明专利]一种超低碳取向硅钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种超低碳取向硅钢及其制备方法。

背景技术

取向硅钢沿轧制方向具有高磁感、低铁损的优良磁性能，主要用于各种变压器的铁芯，是电力电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。传统取向硅钢制备工艺复杂冗长主要包括：冶炼—连铸—铸坯高温加热—热轧—常化—冷轧—脱碳退火—高温退火等，为了保证取向电工钢板发生完善的二次再结晶，铸坯高温加热、热轧过程综合控制和常化工艺成为必不可少的工艺节点。铸坯需要在1350~1400℃保温以溶解连铸过程中形成的粗大MnS和AlN等析出物并在后续热轧及常化工序中细小弥散析出，如此高的加热温度会引起能源浪费、成材率低、设备损耗大等一系列的缺点；控制热轧和常化也提高了工艺难度和复杂程度。

双辊薄带连铸技术从根本上改变了传统的薄带钢生产方法，可不需经过连铸、加热、热轧和常化等生产工序，而是以转动的两个铸辊为结晶器，将液态钢水直接注入铸辊和侧封板组成的熔池内，由液态钢水直接生产出厚度为1~6mm薄带；其工艺特点是液态金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形，在很短的时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程，凝固速度可达10²~10⁴℃/s；因此，薄带连铸在生产Fe-Si合金方面具有独特的优势；特别是，利用双辊薄带连铸亚快速凝固的特点，可以抑制取向硅钢铸带中第二相粒子的析出和长大行为，实现抑制剂的柔性控制。

日本新日铁专利（平2-258149，1990）主要特征在于铸轧工艺参数及冷轧工艺对取向硅钢磁性能的影响；意大利特尔尼公司专利US6964711增加了一道次热轧工艺其特征在与热轧工艺对磁性能的影响；美国Armco公司专利US6739384主要特征在于对二次冷却速度及一阶段冷轧压下率对磁性能的影响。常规流程中为了细化热轧组织，在常化工艺中固溶AlN析出物，需要在冶炼时添加0.03~0.05%C，在热轧及常化温度范围内形成20~30%的奥氏体，冷轧工序之后，再进行脱碳退火，以保证成品取向硅钢中较低的铁损。而前面提到关于铸轧取向硅钢专利中的成分体系显然也继承了常规流程的成分体系；然而目前的方法均有流程复杂，成本高，以及性能不够理想的缺点。

发明内容

针对现有取向硅钢在制备方法及性能方面存在的上述问题，本发明提供一种超低碳取向硅钢及其制备方法，通过超低碳成分设计，在省略连铸、热轧和常化工序的同时，进一步省略脱碳退火工序，通过控制凝固及二次冷却路径避免粗大析出物的形成，获得薄规格的高磁感、低铁损的取向硅钢板。

本发明的超低碳取向硅钢的成分按质量百分比含C 0.002~0.005%，Si 2.8~4.0%，Mn 0.07~0.3%，Al 0.02~0.1%，Cu≤0.5%，S 0.01~0.03%，N 0.004~0.02%， O≤0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。

上述的超低碳取向硅钢的磁性能P_17/50为0.8~1.1W/kg，磁感B₈为1.85~1.94T。

上述的超低碳取向硅钢的厚度在0.11~0.35mm。

本发明的超低碳取向硅钢的制备方法按以下步骤进行：

1、按设定成分冶炼钢水，然后通过浇口进入预热的中间包，此时中间包预热温度为1200~1250℃，钢水通过中间包进入薄带连铸机中，铸轧成铸带；铸轧过程中控制钢水的过热度为20~50℃；

2、将铸带进行热轧，开轧温度为980~1030℃，终轧温度为880~950℃，总压下量在10~15%，获得热轧带；

3、将热轧带层流冷却，然后酸洗去除氧化铁皮，再进行两阶段冷轧；一阶段冷轧压下率为60~70%，一阶段冷轧后进行中间退火，退火温度为850~1050℃，退火时间为3~5min；然后进行二阶段冷轧，压下率为50~90%，制成冷轧带；

4、在氮气保护条件下，将冷轧带以10~30℃/h的速度升温至1200±10℃，然后在1200±10℃条件下，在纯干氢条件下保温至少20h，进行高温退火，最后随炉冷却到400±10℃，空冷至常温，获得超低碳取向硅钢。

所述的纯干氢条件是指露点低于-30℃的氢气流通条件。

上述方法中的冷轧带的厚度在0.11~0.35mm。

上述的铸带的厚度在铸带厚度2.0~3.0mm。

本发明在国家自然科学基金项目（U1260204；51174059）资助下完成，成分设计的原理是：