[发明专利]一种高磁感取向硅钢极薄带的减量化制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高磁感取向硅钢极薄带的减量化制备方法。

背景技术

电工钢主要用于电力、电子和军事工业，一直是我国严重紧缺的钢材品种。取向硅钢片由于对于织构要求，在工业生产过程中，成分控制严格，生产流程及其复杂，组织织构及抑制剂的全流程控制技术难度大，因此取向硅钢的制造技术和产品质量是衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。采用这种材料制备变压器的铁芯，能显著的节省材料和提高性能。近年来，随着地球环境的日益恶劣和人们环保、节能意识的不断提高，高频电动机和高频电压器对于这种特殊用途的取向硅钢材料提出了高效率、低成本的严格要求；取向硅钢的发展方向主要是提高磁性能和简化工艺两方面；提高硅钢磁性能，特别是高频磁性能，主要的措施是减薄成品厚度；取向硅钢极薄带主要用于工作频率大于或等于400Hz的高频变压器、脉冲变压器、脉冲发电机、大功率磁放大器和通讯用的扼流线圈、电感线圈、存储和记忆元件、开关和控制元件、磁屏蔽以及在振动和辐射条件下工作的变压器等电器元件，是军工和电子工业中的一种重要材料。

冷轧取向硅钢超薄带的厚度包括0.10、0.08、0.05、0.03mm等规格，在频率为50～1000Hz范围内铁损值较之常规厚度产品明显降低，常见为3％Si的Goss（{110}<001>）取向硅钢；在工业生产中，一般认为利用抑制剂诱发Goss晶粒异常长大生产取向硅钢薄带时成品极限厚度为0.18mm，当厚度低于0.15mm时，表面对抑制剂的影响加剧，其二次再结晶很不完善，或者根本不能发生二次再结晶，成品的磁性能极差；目前，冷轧取向硅钢薄带主要有两种制备工艺，一种是利用0.30~0.23mm厚度的取向硅钢成品为原料，经过酸洗、冷轧和退火等工序制备而成，利用Goss织构的遗传性诱发晶粒异常长大；采用该方法制备取向硅钢薄带存在铁损和磁感难以兼顾的问题，成品性能较低且生产成本较高；这种方法经过改进后，在退火阶段通过控制退火气氛从而控制不同取向的晶粒的表面能差，以表面能为驱动力诱发而二次再结晶，成品磁性能较高，B₈达到1.90T以上，但是不足之处在于该方法对于退火工艺和带钢表面质量要求较高，尚未实现产业化；另外一种方法是以高纯取向硅钢热轧板为原料，经过三次或三次以上的冷轧获得终厚度，在纯氢气气氛或者真空条件下进行高温退火，利用表面能诱发Goss晶粒发生异常长大，形成完善的二次再结晶组织。该方法一方面由于变形率较大，加工困难，生产成本较高。另外一方面，高温退火气氛以及热轧板中钢的纯度均对于最终磁性能有重要影响，因此工艺条件苛刻、复杂，最终磁性能不稳定。

利用织构或者表面能诱发晶粒异常长大生产取向硅钢存在明显的技术限制，随着以抑制剂控制织构和诱发二次再结晶发展为核心的取向硅钢板成品厚度的降低，如何有效控制抑制剂熟化过程、增强抑制力，保证Goss晶核数目以及均匀分布，降低轧制难度，是目前抑制剂诱发二次再结晶制备取向硅钢极薄带亟待解决的问题；这些因素严重制约了常规流程制备取向硅钢极薄带的发展，必须采用新的流程或者抑制剂成分体系设计。

双辊薄带连铸技术，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，由液态钢水直接凝固成形厚度为1~6mm薄带，可不需经过连铸、加热、热轧和常化等生产工序；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，大大细化高硅钢凝固晶粒尺寸。薄带连铸制备取向硅钢工艺的特点决定了其可以提供新的技术思路，一方面其较强的固溶能力可以突破常规流程对于抑制剂元素的限制，保证较强的抑制能力；另一方面，薄带连铸可直接生产1.2~3.0mm铸带，比常规热轧带薄，可经过单阶段或者两阶段冷轧制备极薄带，有效减小冷轧压下量，提高成材率；同时铸带组织可控，经过合适的压下率和退火制度控制，能够保证Goss种子数量以及取向度要求；因此，薄带连铸工艺可能为取向硅钢极薄带的制备提供了新的技术途径。