[发明专利]不采用热轧带退火的规则晶粒取向硅钢的生产方法

说明书

本发明涉及一种厚度约为0.45mm～0.18mm，不采用热轧带退火的规则晶粒取向硅钢的生产方法，以及涉及这样的一种方法，其中第一冷轧阶段后的中间退火具有极短的保温时间和一个两步控温冷却过程来控制碳化物析出。

本发明可用于具有米勒指数为(110)[001]棱边上立方体(cube-on edge)取向的硅钢。这些硅钢通常称为晶粒取向硅钢。晶粒取向硅钢又分成两种：规则晶粒取向硅钢和高导磁率晶粒取向硅钢。规则晶粒取向硅钢用锰和硫[和(或)硒]作为主要的晶粒生长抑制剂，且在796A/m下导磁率一般小于1870。高导磁率硅钢依赖氮化铝、氮化硼或者其他现有技术所公知的物质，添入或者代替硫化锰和(或)硒化锰来作为晶粒生长抑制剂，其导磁率大于1870。本发明可应用于规则晶粒取向硅钢。

规则晶粒取向硅钢的常规工艺包括在常规设备中生产硅钢熔体，精炼然后浇注成钢锭或者带式铸坯的步骤。铸造硅钢最好含有(以重量％表示)碳小于大约0.1％，锰大约0.025％～0.25％，硫和(或)硒大约0.01％～0.035％，硅大约2.5％～4.0％，硅的目标含量大约为3.15％，氮小于大约50ppm，总铝量小于大约100ppm，其余基本上为铁。如果需要，可添加硼和(或)铜。

如果铸成钢锭，则该钢要热轧开坯或者直接由钢锭轧制成带。如果连铸，则可以按照美国专利第4,718,951号预轧钢坯。如果发展到商业化规模，则本发明的方法对于带坯连铸也是有益的。坯料在大约1400℃热轧成热轧带厚度，再经大约1010℃，保温大约30秒钟的热轧带退火。然后，空冷至室温。之后，冷轧到中间规格，再在大约950℃，保温30秒钟进行中间退火，空冷至室温。在中间退火之后，硅钢冷轧成成品规格。成品规格硅钢经常规脱碳退火，这种退火的作用是使钢再结晶，把碳含量降低到无时效水平以及生成铁橄榄石型表面氧化物。脱碳退火通常是在湿氢气氛中，温度大约830℃～845℃下，保持一段足以使碳含量降低到大约0.003％或更低的时间进行的。之后，硅钢用退火隔离剂如氧化镁涂敷，然后在大约1200℃温度下装箱退火24小时。这种最终退火造成二次再结晶。铁橄榄石层与隔离剂涂层反应形成镁橄榄石型或“研磨(mill)”玻璃涂层。

美国专利第4,202,711号、第3,764,406号以及第3,843,422号揭示了有代表性的规则晶粒取向(棱边上立方体)硅钢的生产方法。

本发明基于这样的发现，在上述的常规方法中，如果采用本发明的中间退火和冷却工艺，则可取消热轧带退火。本发明的中间退火和冷却工艺打算采用极短的中间退火保温时间(最好在较低温度)以及两步温控冷却周期，下文将详细叙述。

本发明的构思与现有技术相比有许多优点。在上述范围内的所有成品规格，所达到的磁性至少并且往往优于用常规方法所达到的磁性，磁性也更恒定。本发明的构思使退火周期的时间缩短20％或更多些，由此提高了生产线能力。本发明的方法首次在热轧成热轧带之后不经热轧带退火，生产出具有良好磁性的薄规格的规则晶粒取向硅钢，典型的厚度为大约0.23～0.18mm。这就使得不能进行热轧带退火的薄规格规则晶粒取向硅钢也能生产。本发明的中间退火采用较低温度，结果提高了以前是在高退火温度下勉强合格的退火时硅钢的机械强度。

欧洲专利第0047129号揭示了采用从705℃到205℃快冷生产高导磁率电工钢的方法。这种快冷能使最终产品中的二次晶粒度达到较小。美国专利第4,517,932号揭示了中间退火采取快冷和控制碳烧损以生产高导磁率电工钢的方法，它包括在95℃～205℃，保持10～60秒钟的时效处理来调节碳化物。

这些高导磁率硅钢的参考文献均采用温度很低而时间长的中间退火周期：870℃下保温120秒钟，接着从705℃快冷，再进行以调节碳化物析出的时效处理。然而业已发现，在本发明的中间退火中，从大约620℃以上或更高温度快冷，会导致产品的磁性变差，这是由于生成了马氏体，而马氏体则提高硬度，降低以后冷轧所需的机械性能，并使最终产品磁性较差。

在上述的美国专利第4,517,032中，采用了快冷后的低温时效处理。业已发现，如果这种方法用于规则晶粒取向材料，会因其对细碳化铁析出物有不利作用而使最终产品的二次晶粒度增大和磁性变差。可以采用在大约895℃或更低温度下的低温退火，以防止形成奥氏体，这种低温退火能在不形成显微组织中第二相的情况下使碳化铁充分溶解。然而这种工艺需要很长的退火时间来溶解碳化物。这一种工艺允许从保温温度直接快速冷却，而不用本发明的两阶段冷却周期。