專(zhuān)利名稱(chēng)：硅鉻晶粒定向電工鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從熱加工鋼板經(jīng)過(guò)至少兩次冷軋來(lái)制造晶粒定向電工鋼的方法。更確切地說(shuō)，熱加工鋼板包含2.5～4.5％的硅，0.1～1.2％的鉻，少于0.050％的碳和少于0.005％的鋁，且其體電阻率至少為45μΩ-cm，碳含量至少為0.010％。因此，鋼板中奧氏體體積百分?jǐn)?shù)(γ1150℃)至少為2.5％，且鋼板每一面都有一層同晶層，其厚度至少為鋼板總厚度的10％。
電工鋼從廣義而言可以分為兩類(lèi)。一類(lèi)是非定向電工鋼，用來(lái)制造磁性能在各個(gè)方向幾乎均勻的鋼片。這類(lèi)鋼包含鐵、硅和/或鋁，因而鋼片的電阻率較高，鐵芯損耗較低。非定向電工鋼還可能含有錳、磷和其它本領(lǐng)域已知的元素，以提高體電阻率，使磁化過(guò)程中產(chǎn)生的鐵芯損耗降低。
另一類(lèi)是晶粒定向電工鋼，用于制造高體電阻率的薄鋼片。由于晶粒擇優(yōu)取向，其磁性能具有很強(qiáng)的方向性。按照所產(chǎn)生的磁性能的高低，所用的晶粒生長(zhǎng)阻止劑，產(chǎn)生所需磁性能所用的加工步驟，又將晶粒定向電工鋼分為幾種。常規(guī)(普通)晶粒定向電工鋼含有硅，因而體電阻率較高，其磁導(dǎo)率在796A/m下測(cè)量時(shí)至少為1780。高磁導(dǎo)率晶粒定向電工鋼也含有硅且體電阻率較高，在796A/m下測(cè)量的磁導(dǎo)率至少為1880。商業(yè)生產(chǎn)的含硅晶粒定向電工鋼的體電阻率在45至50μΩ-cm的范圍，含硅量在2.95％至3.45％，還含有鐵和其它雜質(zhì)，因所采用的熔化和煉鋼方法而異。我們還知道，提高含硅量也要求增加含碳量，以保持加工過(guò)程中所需的奧氏體含量較少。然而，這些成分上的變化將使鋼板的機(jī)械性能變差并增加加工過(guò)程的困難，因?yàn)楦叩暮韬秃剂渴逛摪遄兇唷?br> 普通晶粒定向電工鋼一般還加有錳和硫(還可能有硒)，用作主要的晶粒生長(zhǎng)阻止劑。有時(shí)含有鋁、銻、硼、銅、氮等其它元素，還可能加進(jìn)硫化錳或硒化錳作為阻止劑以抑制晶粒生長(zhǎng)。
普通晶粒定向電工鋼可能有一層研磨玻璃膜(通稱(chēng)鎂橄欖石)，或絕緣涂層(通稱(chēng)二次涂層)，它也許是處于研磨玻璃膜上面，也許就代替研磨玻璃膜；另外，普通晶粒定向電工鋼可能有一層二次涂層為沖加工之用，這時(shí)希望鐵芯片上沒(méi)有研磨玻璃膜以避免模具過(guò)度磨損。通常在最后的高溫退火之前在鋼的表面上加上氧化鎂，主要用作退火隔離層；但是，這些涂層也可能影響到最后的高溫退火過(guò)程中二次晶粒生長(zhǎng)的發(fā)展和穩(wěn)定性，并發(fā)生反應(yīng)而在鋼表面形成鎂橄欖石(或研磨玻璃)涂層，從而影響退火過(guò)程中鋼的脫硫效果。
為獲得很高程度的邊緣立方體(cube on edge)定向，在最后的高溫退火前，材料必須是具有所需取向的再結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而且還須具有晶粒生長(zhǎng)阻止劑，以抑制最后退火中的一次晶粒生長(zhǎng)，直至發(fā)生二次晶粒生長(zhǎng)。二次晶粒生長(zhǎng)的力度和完全性對(duì)電工鋼的磁性能是至關(guān)重要的。這與兩個(gè)因素有關(guān)。第一，要求在535-925℃的溫度范圍內(nèi)能抑制一次晶粒生長(zhǎng)的硫化錳(或別的)阻止劑顆粒能夠很好的擴(kuò)散。第二，鋼及其表面和近表面層的晶粒結(jié)構(gòu)和組織必須提供適于二次晶粒生長(zhǎng)的條件。近表面層是指鋼表面缺碳的那個(gè)具有單相或同晶型鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域在本領(lǐng)域中稱(chēng)為表面脫碳層，或者換一種說(shuō)法，就是同晶型表面層和多晶型(鐵氧體和奧氏體或其分解物的混合相)內(nèi)層，如斷帶等之間的邊界區(qū)域。同晶型層的作用在大量的文獻(xiàn)中已有報(bào)道在經(jīng)最后退火的晶粒定向電工鋼中，最有可能使晶粒急劇生長(zhǎng)并提供邊緣立方體晶粒取向的邊緣立方體二次晶粒核，就是位于同晶型層之中，或換種說(shuō)法，位于同晶型表面層與多晶型內(nèi)斷層之間的邊界附近。具有足夠的有利條件引發(fā)二次晶粒生長(zhǎng)的邊緣立方體核，可使一次晶粒中取向不太好的基體消失。
普通晶粒定向電工鋼一般是經(jīng)過(guò)一次或幾次冷軋制造出來(lái)的，以達(dá)到所要求的磁性能。經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷軋制造普通晶粒定向電工鋼的一個(gè)有代表性的方法已在美國(guó)專(zhuān)利5,061,326中作了說(shuō)明，該專(zhuān)利已被本發(fā)明用作參考。美國(guó)專(zhuān)利5,061,326指出，多加硅能降低晶粒定向電工鋼的鐵芯損耗。這類(lèi)添加物將使鋼的物理特性變壞并給加工帶來(lái)較大的困難，這主要是由于材料的脆性增加而造成的。
人們也希望通過(guò)增加鋼的體電阻率而采用單次冷軋來(lái)制造鐵芯損耗小的晶粒定向電工鋼。被本發(fā)明用作參考的美國(guó)專(zhuān)利5,421,911指出，鉻可能是用單次冷軋制造定向電工鋼的一種有用的添加物，只要其它的加工處理要求得到滿(mǎn)足，這些要求包括未化合的錳和錫的含量不大于0.030％，原始鋼板要經(jīng)退火，退火后冷軋前的碳含量不低于0.025％，奧氏體體積含量(γ1150℃)超過(guò)7％，以及采用含硫的退火隔離層。
因此，人們很早就希望對(duì)合金的成分和處理過(guò)程加以控制，以提供晶粒生長(zhǎng)阻止劑及適當(dāng)?shù)奈⒂^結(jié)構(gòu)和組織，因?yàn)樗鼈儗?duì)于生產(chǎn)具有均勻和一致性好的磁特性的晶粒定向電工鋼是至關(guān)重要的。人們也早就希望，除硅外或代替硅，增加更多的鉻來(lái)生產(chǎn)具有高度邊緣立方體取向和高體電阻率的晶粒定向電工鋼。另外，也很希望能提供具有穩(wěn)定的二次晶粒生長(zhǎng)的晶粒定向電工鋼。
本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種晶粒定向電工鋼，其成分包含硅、鉻和適當(dāng)?shù)淖柚箘＿@種鋼至少通過(guò)兩次冷軋加工，且制成品的磁性能有所改善。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種含有硅、鉻和適當(dāng)阻止劑的晶粒定向電工鋼，為獲得均勻和一致性好的磁性能至少需經(jīng)兩次冷軋。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種含有硅和鉻及適當(dāng)阻止劑的晶粒定向電工鋼，至少經(jīng)過(guò)兩次冷軋，且具有很高程度的邊緣立方體取向和高體電阻率，在晶粒定向電工鋼中，除硅之外或代替硅，添加了大量的鉻。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種含有硅和鉻及適當(dāng)阻止劑的晶粒定向電工鋼，至少經(jīng)過(guò)兩次冷軋，且具有產(chǎn)生均勻和一致性好的磁性能的晶粒定向電工鋼所必須的微觀結(jié)構(gòu)和組織。
本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良機(jī)械和磁性能的晶粒定向電工鋼的制造方法，其特征在于在796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率達(dá)1780。所用熱加工鋼板的成分主要包含2.5％～4.5％的硅，0.1～1.2％的鉻，低于0.050％的碳，低于0.005％的鋁，最高至0.1％的硫，最高至0.14％的硒，0.01％至1％的錳，其余為鐵和殘留元素。這里的百分?jǐn)?shù)是按重量來(lái)計(jì)算的。鋼板的體電阻率至少為45μΩ-cm，含碳量至少為0.010％，因此奧氏體的體積含量在熱加工鋼板中(γ1150℃)至少為2.5％。此外，鋼板的每一面都有同晶型層，其厚度至少為熱加工鋼板總厚度的10％。鋼板首先冷軋至某個(gè)中間厚度，經(jīng)過(guò)退火再冷軋至最終厚度并脫碳，以使鋼板的磁性能不會(huì)老化。經(jīng)過(guò)脫碳處理后的鋼板至少在一面涂上退火隔離層并經(jīng)最后退火以產(chǎn)生二次晶粒生長(zhǎng)。這種電工鋼在796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率至少為1780。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述一面的同晶層的厚度等于熱加工鋼板總厚度的15～40％。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述鋼板在冷軋至中間厚度之前要在750～1150℃的溫度下退火，然后緩慢地冷卻至650℃以下。
本發(fā)明的另一種特點(diǎn)是，上述在冷軋至最終厚度之前經(jīng)退火的鋼板含有至少0.010％的碳。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述在冷軋至最終厚度之前經(jīng)退火的鋼板中碳的含量不大于0.03％。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述鋼板的鉻含量為0.2～0.6％。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述鋼板在冷軋至最終厚度之前的退火溫度至少為800℃。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述鋼板是在至少1100℃的溫度下作最后退火處理。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是，上述熱加工鋼板的厚度為1.7～30mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括，這種鉻硅晶粒定向電工鋼具有很高的體電阻率，而且與以前的高硅晶粒定向電工鋼相比，其物理性能和可加工性都不差。另一優(yōu)點(diǎn)是能生產(chǎn)出體電阻率約為50μΩ-cm的電工鋼。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這種電工鋼的機(jī)械性能有所改善，因而具有極好的韌性，且在加工過(guò)程中鋼板不容易破裂。第四個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這種電工鋼含有硅、錳、硫和/或硒，因此在熱處理前重新加熱的過(guò)程中，使硫化物或硒化物容易溶解。
本發(fā)明的上述及其它目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在看了下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖后，將會(huì)更加明確。


圖1的曲線(xiàn)比較了兩種原始熱加工鋼板的沖擊韌性及延展性-脆性轉(zhuǎn)變特性，一種是現(xiàn)有技術(shù)的硅合金晶粒定向電工鋼，另一種就是本發(fā)明的硅鉻合金晶粒定向電工鋼，其體電阻率約為50～51μΩ-cm。
圖2比較了上述兩種電工鋼中間晶層厚度對(duì)磁導(dǎo)率的影響，一種是現(xiàn)有技術(shù)的硅合金晶粒定向電工鋼，另一種是本發(fā)明的硅鉻合金晶粒定向電工鋼，圖中的層厚度是冷軋至中間厚度之前在熱加工退火鋼板上測(cè)量的，而磁導(dǎo)率是在796A/m下測(cè)量的。
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)具有優(yōu)異機(jī)械和磁性能的晶粒定向電工鋼的方法。生產(chǎn)中采用厚度為1.5至4.0mm的熱加工鋼板，其成分主要包含2.5～4.5％的硅，0.1～1.2％的鉻，低于0.050％的碳，低于0.005％的鋁，最高至0.1％的硫，最高至0.14％的硒，0.01～1％的錳，其余主要是鐵和殘留元素。本專(zhuān)利申請(qǐng)中所有關(guān)于合金成分的百分?jǐn)?shù)(％)除特別說(shuō)明外，都是指重量百分?jǐn)?shù)(wt.％)。熱加工鋼板的體電阻率至少為45μΩ-cm，含碳量至少為0.01％，因此在冷軋之前其奧氏體的體積含量(γ1150℃)至少為2.5％，且每一面都有一層同晶體，其厚度至少為熱加工鋼板總厚度的10％。首先將熱加工鋼板冷軋至某個(gè)中間厚度，經(jīng)過(guò)退火，再冷軋至最終厚度，鋼板的最終厚度優(yōu)選為0.15～0.50mm，并經(jīng)脫碳處理使碳的含量低于0.003％。經(jīng)脫碳處理的鋼板至少在一面涂有退火隔離層，并經(jīng)最后退火產(chǎn)生二次晶粒生長(zhǎng)。這種電工鋼在796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率為1780。鋼板經(jīng)脫碳后碳的含量低于0.003％，因此鋼板經(jīng)最后退火后磁性能不會(huì)老化。本發(fā)明的鉻硅晶粒定向電工鋼具有高的體電阻率，二次晶粒生長(zhǎng)很穩(wěn)定，磁性能優(yōu)越，機(jī)械性能特征得到改善，因此韌性非常好，且在加工過(guò)程中鋼板不容易破裂。
本發(fā)明中所用的原始鋼為熱加工鋼板。所謂“熱加工鋼板”是指采用諸如鋼錠鑄造，厚板胚鑄造，薄板胚鑄造，板料鑄造或其它小型鋼板生產(chǎn)方法制造的很長(zhǎng)的鋼板，所用的熔料成分包含鐵、硅、鉻和適量的阻止劑。
晶粒定向電工鋼按慣例是碳硅鐵三元合金，而對(duì)其中的錳、硫、鉻、氮和鈦的成分加以限制，因?yàn)檫@些元素對(duì)生產(chǎn)出的材料的磁性能有影響。本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)是研究碳、硅和鉻對(duì)鋼板微觀結(jié)構(gòu)特性影響的結(jié)果，這種微結(jié)構(gòu)應(yīng)該適合于制造鉻硅普通晶粒定向電工鋼。本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)晶粒定向電工鋼的方法，由于鋁含量小于0.005％且至少經(jīng)過(guò)兩次冷軋，這種鋼具有高質(zhì)量的邊緣立方體取向而且體電阻率超過(guò)45μΩ-cm，因此鐵芯損耗低。方程(1)表示鐵的各種添加物對(duì)合金體電阻率(ρ)的影響(1)ρ＝13+6.25(％Mn)+10.52％(％Si)+11.82(％Al)+6.5(％Cr)+14(％P)式中ρ為合金的體電阻率，單位為μΩ-cm，Mn、Si、Al、Cr和P分別為組成該晶粒定向電工鋼的化學(xué)成分中錳、硅、鋁、鉻和磷的百分?jǐn)?shù)。商業(yè)生產(chǎn)的定向硅鐵電工鋼的體電阻率在45至51μΩ-cm的范圍，含硅量為2.95-3.45％，所含的其它雜質(zhì)則與所用的熔化和煉鋼方法有關(guān)。雖然長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)都希望材料的體電阻率比較高，但現(xiàn)有技術(shù)的制造方法一般是依靠增加合金中的硅含量來(lái)達(dá)到這一目的。正如本領(lǐng)域所指出的那樣，增加硅含量一般都要求相應(yīng)地增加碳的含量。眾所周知，較高的含硅和含碳百分?jǐn)?shù)將會(huì)降低電工鋼的物理性能，這主要是由于脆性的增加以及在脫碳退火階段很難完全將碳除盡所致。人們認(rèn)定，硅和碳含量的增加對(duì)急劇的二次晶粒生長(zhǎng)所需的微觀結(jié)構(gòu)特性也是有害的。本發(fā)明的一個(gè)重要特點(diǎn)是，硅和碳的成分可以改變冷軋前鋼板的表面同晶層的厚度。
在以前的采用兩次或更多次冷軋來(lái)制造晶粒定向電工鋼的方法中，人們發(fā)現(xiàn)，鉻不利于所希望的邊緣立方體組織的形式。在本發(fā)明中，由于鉻對(duì)奧氏體形成和加工過(guò)程中碳損耗的影響，它也會(huì)使同晶層減薄。我們發(fā)現(xiàn)，這種迄今為止尚未認(rèn)識(shí)的變化對(duì)于二次晶粒生長(zhǎng)的穩(wěn)定性和力度有不利的影響。
二次晶粒生長(zhǎng)不穩(wěn)定是一直困擾著晶粒定向硅鋼生產(chǎn)者的問(wèn)題。這有多方面的原因，其中包括但不只限于晶粒生長(zhǎng)阻止劑的質(zhì)量，還包括原始鋼板微觀結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，或與特定制造方法有關(guān)的合金成分中其它元素的質(zhì)量。例如，美國(guó)專(zhuān)利5,421,911中指出，采用單次冷軋加工時(shí)，不與硫化合的過(guò)量錳的百分?jǐn)?shù)和/或奧氏體的含量對(duì)二次晶粒生長(zhǎng)的穩(wěn)定性影響很大。本發(fā)明的一個(gè)重要特點(diǎn)是，二次晶粒生長(zhǎng)的穩(wěn)定性及所希望的邊緣立方體組織的形成與冷軋之前表面同晶層的厚度和奧氏體含量有關(guān)。
本發(fā)明的優(yōu)選成分是2.9～3.8％的硅，0.2～0.7％的鉻，0.015～0.030％的碳，低于0.005％的鋁，低于0.010％的氮，0.05～0.07％的錳，0.02-0.030％的硫，0.015～0.05％的硒以及低于0.06％的錫。更優(yōu)選的成分包含3.1～3.5％的硅。加入硅主要是為增加體電阻率以降低鐵芯損耗。此外，硅能促進(jìn)鐵氧體的形成和/或穩(wěn)定性，而且它是影響奧氏體體積含量(γ1150℃)的主要元素之一。雖然我們希望增加含硅量以改善磁性能，但還必須考慮這樣做對(duì)維持所希望的相平衡和微觀結(jié)構(gòu)特征以及機(jī)械性能的影響。
本發(fā)明的晶粒定向電工鋼含鉻量可以在0.10-1.2％的范圍，優(yōu)選為0.2-0.7％，最好是0.3～0.5％，加入鉻主要是為增加體電阻率從而降低鐵芯損耗。當(dāng)含鉻量低于1.2％時(shí)，鉻能促進(jìn)奧氏體的生成和穩(wěn)定性，并影響奧氏體的體積含量(γ1150℃)。更高的含鉻量對(duì)脫碳不利。雖然希望增加含鉻量以改善磁性能，但必須考慮到它對(duì)維持所希望的相平衡和微觀結(jié)構(gòu)特征的影響。
本發(fā)明的晶粒定向電工鋼包含碳和/或銅、鎳等添加物，這些成分可促進(jìn)奧氏體的形成并且/或者使之穩(wěn)定，用于維持加工過(guò)程中的相平衡。熱加工鋼板應(yīng)有足夠的碳含量才能用作原始鋼板，也就是說(shuō)，在冷軋之前，碳含量為0.010～0.050％，優(yōu)選地在0.015～0.030％，最好是在0.015～0.025％。我們不希望在就要冷軋至中間厚度之前的碳含量低于0.010％，因?yàn)檫@時(shí)二次再結(jié)晶變得不穩(wěn)定，而且產(chǎn)品的邊緣立方體定向質(zhì)量不高。含碳量高于0.05％也是不利的，因?yàn)檫@將使同晶層厚度變薄，從而減緩二次晶粒生長(zhǎng)，導(dǎo)致低質(zhì)量的邊緣立方體取向，并增加最終的冷軋鋼板中獲得0.003％以下的碳以防止磁性能老化的困難。
在本發(fā)明以前的生產(chǎn)方法中，熱加工鋼板在冷軋至中間厚度之前一般是在1025～1050℃的氧化環(huán)境中退火15-30秒鐘，這樣碳的損失量最高為0.010％。在許多情況下，退火中碳的損失量對(duì)產(chǎn)生適當(dāng)厚度的同晶層是個(gè)關(guān)鍵。但是，在冷軋至中間厚度之前的退火過(guò)程中損失過(guò)量的碳將產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)南嗥胶夂臀⒂^結(jié)構(gòu)，因而必須提高熱加工鋼板的含碳量，以補(bǔ)償以后的工序中碳的損失。對(duì)于本發(fā)明，在脫碳退火中需要除去的碳量大大減少了。
本發(fā)明的鋼中含有0.01～0.15％的錳，優(yōu)選地含0.04-0.08％，最好是0.05～0.07％。如果采用普通的鋼熔煉和鑄造方法，即用鑄錠或連續(xù)澆鑄的扁鋼錠來(lái)制造本發(fā)明所要處理的原始鋼板，則過(guò)量錳，即未化合成硫化錳或硒化錳的錳的百分?jǐn)?shù)低一些為好，以利于熱軋前鋼錠再加熱過(guò)程中硫化錳的溶解。
在熔料中加入硫和硒是為了與錳化合生成硫化錳和/或硒化錳的沉淀物以阻止一次晶粒生長(zhǎng)。如果只加硫，其含量為0.006～0.06％，優(yōu)選地為0.020-0.030％。如果只加硒，含量為0.010～0.14％，而且優(yōu)選地為0.015～0.05％。也可以硫和硒同時(shí)加。
本發(fā)明的鋼中溶于酸的鋁含量維持在0.005％以下，最好不超過(guò)0.0015％，以產(chǎn)生穩(wěn)定的二次晶料生長(zhǎng)。雖然鋁對(duì)控制鋼熔料中溶解氧的量有幫助，但可溶鋁的百分?jǐn)?shù)必須維持在上限以下。
鋼中還可能含有其它的元素，為銻、砷、鉍、銅、鉬、鎳、磷等，其中有的是有意加入的，有的是作為殘留元素，即煉鋼過(guò)程中的雜質(zhì)。這些元素可影響奧氏體體積含量(γ1150℃)及/或二次晶粒生長(zhǎng)的穩(wěn)定性。
我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)本發(fā)明中硅、鉻和適當(dāng)?shù)淖柚箘┮约耙罒掍摲椒ǘ惖钠渌氐暮勘仨氝M(jìn)行規(guī)定，以便在冷軋前原始鋼板有不多的但是必需的奧氏體含量的同時(shí)，得到適當(dāng)厚度的同晶層。下面的方程(2)是Sadayori等人發(fā)表的論文“低鐵芯損耗晶粒定向硅鋼片的研制”，Kawasaki Seitetsu Giho，Vol.21，no.3，pp.93-98，1989中一個(gè)方程的推廣形式，用以計(jì)算在1150℃的溫度下，含有3.0～3.6％硅和0.030～0.065％碳的鐵中奧氏體的體積含量(γ1150℃)。方程(2)是根據(jù)我們的研究結(jié)果推廣得到的計(jì)算1150℃下奧氏體的體積含量的公式(2)γ1150℃＝64.8-23(％Si)+5.06(％Cr+％Ni+％Cu)+694(％C)+347(％N)雖然硅和碳是我們考慮的主要元素，但其它一些元素如鉻、鎳、銅、錫、磷等，不論是有意加入的或是作為煉鋼過(guò)程中的雜質(zhì)而存在的，也會(huì)影響奧氏體的含量，而且當(dāng)這些元素的含量較高時(shí)，必須予以考慮。本發(fā)明中，同晶層厚度和奧氏體的體積含量與下列因素有關(guān)原始熱加工鋼板的成分，將鋼熔料轉(zhuǎn)變成原始熱加工鋼板時(shí)碳含量的變化，熱加工鋼板的厚度(t)，以及，如果鋼板在冷軋成中間厚度之前退火的話(huà)，熱加工鋼板含碳量的變化。將熔料轉(zhuǎn)變成原始熱加工鋼板中含碳量的變化為(3)C1=0.231(%Cmelt)t2]]>式中Cmelt是鋼熔料中碳的重量百分?jǐn)?shù)，C1是鋼熔料轉(zhuǎn)變成熱加工鋼板時(shí)損失的碳的重量百分?jǐn)?shù)，t是熱加工鋼板的厚度，單位為mm。如果熱加工鋼板在冷軋至中間厚度之前經(jīng)過(guò)退火，還可能產(chǎn)生附加的碳損失，其值為(4)C2=1t2[0.413(%Cmelt-C1)-0.153(%Cr)]]]>式中C2是熱加工鋼板退火時(shí)損失的碳的重量百分?jǐn)?shù)，％Cr是合金中鉻的重量百分?jǐn)?shù)。假定碳的含量與熱加工鋼板的厚度(t)及鉻的含量有關(guān)，則本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然必須對(duì)這些成分作仔細(xì)的選擇。這就意味著在冷軋至中間厚度之前鋼板的含碳量必須足以提供所需的奧氏體百分?jǐn)?shù)，后者對(duì)于穩(wěn)定而一致的二次晶粒生長(zhǎng)是必須的。在冷軋之前的碳含量(C3)可用方程(5)計(jì)算(5)C3＝％Cmelt-C1-C2綜合以上述諸因素，表面同晶層的厚度可用下式(6)計(jì)算(6)
式中I是計(jì)算的同晶層厚度單位為mm，γ1150℃是計(jì)算的冷軋至中間厚度之前鋼板中的奧氏體體積含量，％Si是合金中硅的重量百分?jǐn)?shù)。在冷軋至中間厚度之前熱加工鋼板每一面的同晶層厚度至少應(yīng)為熱加工鋼板總厚度的10％。優(yōu)選地，每一同晶層的厚度為10-40％，更優(yōu)選地是15-35％，最好是在20-25％。若熱加工鋼板厚度為1.5-4.0mm，則在冷軋至中間厚度之前熱加工鋼板每一面同晶層的最小厚度約為0.15mm。
本發(fā)明的晶粒定向電工鋼可能還有另外一些優(yōu)點(diǎn)，也可能需要對(duì)加工工藝進(jìn)行一些調(diào)整。按本發(fā)明生產(chǎn)的晶粒定向電工鋼片的體電阻率高，韌性有所改善，如圖1所示，在加工處理過(guò)程中對(duì)溫度敏感性降低，而且由于鋼熔料的可鑄造性較好使得鑄錠、鑄胚或偏錠鑄造過(guò)程中凝固特性有所改善。
生產(chǎn)本發(fā)明的普通晶粒定向電工鋼所用的熱加工鋼板可以用幾種不同的方法來(lái)制造。將鋼錠鑄造或連續(xù)扁錠鑄造生產(chǎn)的鋼錠和扁錠重新加熱至1260℃-1400℃，然后進(jìn)行熱軋，可以得到厚度1.5-4.0mm的原始熱加工鋼板。也可以將連續(xù)扁鋼錠或由鋼錠制成的扁鋼錠經(jīng)或不經(jīng)高溫加熱直接送熱軋；或?qū)撳V熱軋成溫度足夠高的扁鋼錠，然后經(jīng)或不經(jīng)進(jìn)一步加熱面熱軋成鋼板；也可將熔融的金屬直接鑄造成適于進(jìn)一步加工的鋼板。在某些情況下，設(shè)備的能力可能不足以提供本發(fā)明所需的適當(dāng)?shù)脑间摪搴穸龋?，可以在鋼板退火之前進(jìn)行冷軋使其減薄30％或更小，或?qū)摪暹M(jìn)行熱軋而減薄最高至50％，以獲得適當(dāng)?shù)暮穸取?br> 當(dāng)設(shè)備和條件許可時(shí)，原始熱加工鋼板優(yōu)選地在750℃-1150℃退火至10分鐘，更優(yōu)選地是在1100℃下退火10-30秒鐘，以獲得第一次冷軋至中間厚度之前所需的微觀結(jié)構(gòu)。由于在退火過(guò)程中要損失碳，可能需要對(duì)熔料的成分作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以在退火后維持所需的相平衡。在本發(fā)明中，碳在退火過(guò)程中的損失量受下列變化因素的影響所含硅和鉻的百分?jǐn)?shù)發(fā)生變化，原始鋼板的厚度變化及/或退火環(huán)境中的氧化勢(shì)和退火的時(shí)間及溫度發(fā)生變化。在本發(fā)明中，經(jīng)過(guò)退火的鋼板還要在周?chē)諝庵欣鋮s。退火后的冷卻過(guò)程要求不嚴(yán)格，我們相信，如果存在奧氏體分解反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)能生成碳飽和鐵氧體和/或珠光體。而且，高體積含量的馬氏體或殘余奧氏體是不希望有的。除了空氣冷卻以外，也可將鋼緩慢冷至650℃以下，如用周?chē)諝饫鋮s一樣，最好是冷至500℃以下，然后快速冷卻至100℃以下，就象進(jìn)行水淬火那樣。
在冷卻至中間厚度之后，鋼板在以后經(jīng)每一個(gè)冷軋階段之前要進(jìn)行退火處理。例如，若鋼冷軋三次，則在第一和第二次冷軋以及第二和第三次冷軋之間都要進(jìn)行中間退火，其目的是為了對(duì)以后任何一次冷軋?zhí)峁┻m宜的微觀結(jié)構(gòu)和組織。通常，這些中間退火是在下列條件下進(jìn)行的使得冷軋過(guò)的材料再結(jié)晶以使原來(lái)奧氏體中的碳分解成碳飽和鐵氧體。而中間退火之后的冷卻過(guò)程是在有利于加速奧氏體分解的條件下進(jìn)行的，以在含有少于1％體積百分比的馬氏體和/或殘余奧氏體的鐵氧體基體中形成細(xì)碳化鐵沉淀物的微觀結(jié)構(gòu)。因此，中間退火可以在800-1150℃之間較寬的溫度范圍內(nèi)持續(xù)3秒至10分鐘。優(yōu)選地，中間退火在900-1100℃的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在915-950℃進(jìn)行5-30秒鐘，并在有利于所希望的奧氏體分解反應(yīng)的情況下進(jìn)行冷卻。中間退火之后，將鋼板從均熱溫度，一般為800℃，925℃則更好，緩慢冷卻至約650℃，550℃左右更好。所謂緩慢冷卻，意思是冷卻速度不大于10℃/秒，最好不大于5℃/秒。此后，將鋼板急速冷卻至約315℃，并在這個(gè)溫度進(jìn)行水淬火以完成急速冷卻。所謂急速冷卻，意思是冷卻速度大于23℃/秒，優(yōu)選地至少是50℃/秒。
在本發(fā)明涉及的加工過(guò)程中，第一次冷軋至中間鋼板厚度和第二次冷軋至最終鋼板厚度的冷軋減薄量，取決于鋼板的初始和最終厚度。只要采用的冷軋量合適，鋼板的最終厚度范圍可以很寬。本發(fā)明試用兩次冷軋，得到了厚度0.18-0.35mm的普通晶粒定向電工鋼。所需的減薄量可通過(guò)試驗(yàn)確定，其中磁性能，尤其是邊緣立方體取向的質(zhì)量，是由不同最終厚度的冷軋鋼板決定的。采用厚度為2.03-2.13mm的熱加工鋼板，經(jīng)第一冷軋至中間厚度0.56mm，0.58mm，0.61mm，0.66mm和0.81mm。最后得到厚度分別為0.18mm，0.21mm，0.26mm，0.29mm和0.35mm的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品厚度，它們都具有優(yōu)良的磁性能。一般地，第一次冷軋的優(yōu)選減薄量(％)可由In(a/b)＞0.8表示，最好是＞1.2，這兒a是熱加工鋼板厚度，b是鋼板的中間厚度。第二次冷軋的優(yōu)選減薄量可表示為C1/2In(b/c)＝0.48，式中c為鋼板的最終厚度，所有厚度均以mm為單位。
鋼冷軋至最終厚度后，要在中等氧化環(huán)境中經(jīng)退火將含碳量降低以減少磁性能老化，通常低于0.003％。退火的溫度優(yōu)選地在800℃以上，更優(yōu)選地至少為830℃，可以在含濕氫的環(huán)境，例如純氫氣或氫和氮的混合氣中進(jìn)行。另外，脫碳退火為在最后的高溫退火中通過(guò)表面氧化層和氧化鎂(MgO)退火隔離層的反應(yīng)而生成鎂橄欖石或“研磨玻璃”涂層作準(zhǔn)備。本發(fā)明中硅和鉻的含量應(yīng)該適當(dāng)，以保證在最后形成邊緣立方體取向的高溫退火之前，脫碳電工鋼板的組織完成是鐵氧體。
為了形成邊緣立方體晶粒取向，需要進(jìn)行最后的高溫退火。通常在濕氫環(huán)境中將鋼加熱到1100℃以上的均熱溫度。加熱過(guò)程中(110)
核在約850℃開(kāi)始三次晶粒生長(zhǎng)過(guò)程，并在1100℃左右完成。本發(fā)明采用的典型退火條件如下在815℃以下加熱速率低于80℃/小時(shí)，以后降至小于50℃/小時(shí)，最好是25℃/小時(shí)或更低些，直至二次晶粒生長(zhǎng)完成。一旦二次晶粒生長(zhǎng)完成，加熱的速率就不再那么嚴(yán)格，可以增加些，直至達(dá)到所需的均熱溫度，其中將材料放置至少5小時(shí)，最好至少是20小時(shí)，以清除硫和/或硒阻止劑以及其它的雜質(zhì)，如氮。
實(shí)施例1表1列出了本發(fā)明的一系列晶粒定向電工鋼的化學(xué)成分。我們將這些鋼的熔料連續(xù)不斷地鑄成200mm厚的板胚，重加熱至約1150℃后軋成150mm厚的板胚，再加熱至約1400℃并經(jīng)熱加工成適于進(jìn)一步加工的厚為2.03mm的鋼板。熔料成分除碳、硅和鉻外，還含有鐵和一般的殘留元素，如0.0005％或更少的硼，0.16％或更少的鉬，0.15％或更少的鎳，0.10％以下或更少的磷，0.005％或更少的鋁。本發(fā)明的熱加工鋼板的體電阻率(ρ)約為50μΩ-cm，奧氏體體積含量(γ1150℃)在10％以上，鋼板每一面的同晶厚度(I)超過(guò)0.30mm。根據(jù)ASTME-23中“金屬材料制成的有凹口棒的沖擊試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法”所規(guī)定的程序，對(duì)熱加工鋼進(jìn)行了沖擊韌性以及在23-230℃下延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度的溫度敏感度的測(cè)試。表I中將這些創(chuàng)新的鋼的性能與現(xiàn)有技術(shù)電工鋼的性能作了比較。
表I晶粒定向電工鋼成分一覽表過(guò)量過(guò)量Mn+％γ ％CID SiC CrMn S Al N SnMn 10.46SnQ@CR1 @CR1 II/tA 3.41 0.032 0.05 0.059 0.022 0.0004 0.0038 0.009 0.021 0.026 50.4 5.5％ 0.026 0.33 16％現(xiàn)有技術(shù)B 3.42 0.032 0.05 0.061 0.022 0.0003 0.0040 0.008 0.023 0.027 50.3 5.4％ 0.026 0.33 16％的合金C 3.38 0.029 0.06 0.061 0.022 0.0002 0.0040 0.012 0.023 0.029 50.3 4.8％ 0.024 0.35 17％D 3.25 0.025 0.33 0.059 0.024 0.0006 0.0039 0.004 0.018 0.020 50.2 8.7％ 0.024 0.34 17％本發(fā)明E 3.16 0.025 0.34 0.058 0.025 0.0005 0.0035 0.006 0.015 0.018 49.4 10.5％ 0.023 0.35 17％F 3.26 0.024 0.34 0.065 0.024 0.0006 0.0031 0.006 0.024 0.027 50.4 7.6％ 0.022 0.36 18％的合金G 3.25 0.024 0.34 0.060 0.024 0.0006 0.0031 0.004 0.018 0.020 50.0 8.6％ 0.023 0.35 17％從表II和圖1綜合的測(cè)試結(jié)果表明，新發(fā)明的電工鋼比現(xiàn)有技術(shù)電工鋼具有更好的韌性和較低的延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度特性。
表II現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的晶粒定向電工鋼沖擊能與溫度的變化關(guān)系測(cè)試溫度 沖擊能(J/mm2) 沖擊能(J/mm2)℃ 現(xiàn)有技術(shù)的鋼 本發(fā)明的鋼℃ A B CAve. D E FG Ave.240.068 0.062 0.043 0.0580.130 0.061 0.142 0.082 0.104380 084 0.074 0.074 0.078660.087 0.105 0.106 0.0990.265 0.162 0.174 0.161 0.190930.087 0.112 0.157 0.119121 0.368 0.292 0.272 0.3110.522 0.294 0.585 0.352 0.438149 0.931 0.387 0.656 0 6580.698 0.578 0.604 0.500 0.595204 0.867 0.671 0.782 0.751 0.768232 1.006 0.855 0.933 0.894 0.922實(shí)施例2我們將例1中由熔料D至G制造的鋼板，以及成分如表III所示的現(xiàn)有技術(shù)熔料制造的鋼板一起進(jìn)行處理。
表III晶粒定向電工鋼成分一覽表過(guò)量過(guò)量Mn+ ％γ ％CIDSi C Cr Mn S Al N Sn Mn 0.46Snρ @CR1@CR1 II/tH3.42 0.031 0.09 0.060 0.023 0.0008 0.0029 0.0070.0200.02650.44.6％ 0.025 0.34 17％現(xiàn)有技I3.39 0.031 0.13 0.058 0.023 0.0006 0.0037 0.0060.0200.02250.36.3％ 0.026 0.33 16％J3.40 0.031 0.22 0.058 0.022 0.0008 0.0036 0.0080.0200.02451.17.0％ 0.027 0.31 15％術(shù)合金K3.43 0.031 0.26 0.059 0.023 0.0009 0.0039 0.0080.0200.02451.87.0％ 0.027 0.30 14％對(duì)材料進(jìn)行試驗(yàn)，其中由熔料D至G制造的熱加工鋼板在中等氧化環(huán)境中在1065℃進(jìn)行5-15秒鐘的退火處理，而由熔料H至K制成的鋼板則在1010℃作類(lèi)似的退火處理。經(jīng)酸洗后將已退火的鋼板冷軋至中間厚度0.58-0.61mm，再在920℃-950℃下進(jìn)行5-25秒的中間退火，最后冷軋至最后厚度0.18-0.21mm。冷軋完畢后，將鋼板涂上氧化鎂隔離層，在氫-氮環(huán)境中，在860℃-870℃溫度下，進(jìn)行脫碳退火，并在1200℃下在干氫中作10小時(shí)的最后退火，試驗(yàn)得到的磁性能列于表IV。
表IV厚度為0.18mm和0.21mm的鋼磁性能一覽表0.18mm厚的鋼板的性能 0.21mm厚的鋼板的性能鐵芯損耗 磁導(dǎo)率 鐵芯損耗 磁導(dǎo)率IDρL5T 60 Hz(W/kg) at H＝796a/m1.5T 60 Hz(W/kg) at H＝796A/m本發(fā)明D50.2 0.8218380.861846E49.4 0.8218420.871847的合金F50.4 0.8118380.861841G50.0 0.8218370.871842現(xiàn)有技術(shù) H50.4 --- --- 0.871841I50.3 --- --- 0.881843合金 J51.1 --- --- 0.881830K51.8 --- --- 0.921811表IV所示在796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率和在15T 60Hz下測(cè)得的鐵芯損耗表明，由本發(fā)明的熔料D至G獲得的磁性能與現(xiàn)有技術(shù)的熔料H獲得的磁性能是較好的。但是，鉻成分遠(yuǎn)高于0.1％的現(xiàn)有技術(shù)的熔料I至K的磁導(dǎo)率明顯地低，鐵芯損耗明顯地高。而由本發(fā)明的方法制造的含鉻量0.33-0.34％的熔料E至G可獲得非常好的磁性能，這是因?yàn)槠渲刑?、鉻、硅及其它與煉鋼方法有關(guān)的元素成分適當(dāng)，達(dá)到了較好的平衡，所以磁導(dǎo)率高，鐵芯損耗低而且始終不變。
實(shí)施例3取四種成分列于表V的熔料用本發(fā)明的方法進(jìn)行試驗(yàn)。這些熔料包含約3.25％的硅，0.20-0.25％的鉻，其余為鐵和一般的殘留元素，如0.0005％或更少的硼，0.06％或更少的鉬，0.15％或更少的鎳，0.020％以下或更少的磷，和0.005％或更少的鋁，兩種方法都提供50至51μΩ-cm的體電阻率(ρ)，5-6％的奧氏體體積含量(γ1150℃)，和0.34-0.36mm的同晶層厚度(I)。
表V晶粒定向電工鋼成分一覽表過(guò)量過(guò)量Mn+ ％γ％CID Si CCr Mn S Al N SnMn0.46Sn ρ @CR1 @CR1II/tL 3.35 0.027 0.21 0.059 0.023 0.0009 0.0040 0.007 0.020 0.023 50.5 6.2％ 0.024 0.34 17％本發(fā)明 M 3.35 0.026 0.21 0.061 0.023 0.0009 0.0036 0.006 0.025 0.028 50.5 4.9％ 0.023 0.36 18％N 3.38 0.026 0.25 0.060 0.024 0.00007 0.0036 0.007 0.019 0.022 51.0 5.2％ 0.023 0.34 17％O 3.35 0.025 0.25 0.059 0.022 0.0007 0.0038 0.005 0.041 0.023 50.7 5.6％ 0.023 0.35 17％由熔料L至O制造的原始鋼板按例2的程序加工成0.21mm的最終厚度。試驗(yàn)所得到的磁性能列于表VI。
表VI0.21mm厚鋼板的磁性能一覽表0.21mm厚鋼板的磁性能鐵芯損耗 磁導(dǎo)率IDρ1.5T 60Hz(W/kg)atH＝796A/m本發(fā)明L 50.20.86 1846M 49.40.87 1847合金N 50.40.86 1841O 50.00.87 1842本發(fā)明中碳、硅和鉻的成分適當(dāng)，因而可提供二次晶粒急劇生長(zhǎng)和優(yōu)異磁性能所需的特性。
實(shí)施例4表VII所示為現(xiàn)有技術(shù)的本發(fā)明中兩種含碳量很低的熔料。本發(fā)明的熔料包含3.15％的硅和0.3％的鉻，其余為鐵和一般的殘留元素，例如0.0005％或更少的硼，0.06％或更少的鉬，0.15％或更少的鎳，0.020％以下或更少的磷，以及0.005％或更少的鋁。該熔料的體電阻率(ρ)約為50μΩ-cm。現(xiàn)有技術(shù)的熔料P的奧氏體體積含量(γ1150℃)小于2％，而本發(fā)明的熔料Q的奧氏體體積含量則為5.6％左右。
表VII晶粒定向電工鋼成分一覽表過(guò)量 過(guò)量Mn+ID Si C CrMnS Al NSnMn％γ ％C I I/t0.46Sn Q @CR1 @CR1現(xiàn)有技術(shù)P 3.42 0.022 0.07 0.060 0.022 0.0007 0.0043 0.007 0.022 0.0253 50.4 ＜2.0％0.0180.40 20％的合金本發(fā)明 Q 3.17 0.018 0.32 0.051 0.024 0.0007 0.0040 0.007 0.010 0.0134 49.35.6％0.0160.41 20％的合金除下面說(shuō)明的事項(xiàng)以外，兩種熔料都按例2的程序進(jìn)行處理。熔料Q的中間厚度為0.66mm，最終厚度為0.26mm。兩種熔料中的含碳量都比現(xiàn)有技術(shù)的典型含量低；但本發(fā)明的熔料Q中硅和鉻的含量適合于二次晶粒的急劇生長(zhǎng)。熔料P中奧氏體的百分?jǐn)?shù)低，這對(duì)二次晶粒的穩(wěn)定生長(zhǎng)以形成高質(zhì)量的邊緣立方體取向是不利的。因此，熔料P是經(jīng)過(guò)0.8mm的中間厚度而加工成不太嚴(yán)格的最終厚度0.35mm。試驗(yàn)所得磁性能列于表VIII。
表VIII0.26mm和0.35mm厚的鋼板磁性能一覽表0.26mm厚的性能 0.35mm厚的性能鐵芯損耗 磁導(dǎo)率鐵芯損耗 磁導(dǎo)率IDρ1.7T 60Hz (W/kg) at H＝796A/m 1.7T 60Hz(W/kg) at H＝796 A/m現(xiàn)有技術(shù)P 50.4 --- --- 1.87 1810本發(fā)明Q 49.31.511838------表VIII列出的在796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率和在1.7T 60Hz測(cè)得的鐵芯損耗表明，本發(fā)明的熔料Q盡管含碳百分?jǐn)?shù)低，磁性能卻很優(yōu)異；而現(xiàn)有技術(shù)制造的熔料P的磁性能僅僅勉強(qiáng)合格。由于用以前的方法制造的晶粒定向電工鋼含碳量很低，這是在預(yù)料之中的。
實(shí)施例5我們對(duì)用現(xiàn)有技術(shù)制造的晶粒定向電工鋼進(jìn)行了使體電阻率增至53μΩ-cm以上的實(shí)驗(yàn)，方法是將其中的硅含量提高到3.5％以上。但是，為提供冷軋前要求的奧氏體含量所必需的碳的含量將使表面同晶層的厚度變薄，因而二次晶粒的生長(zhǎng)較緩慢。表IX列出了這些現(xiàn)有技術(shù)熔料的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù)制造的熔料R和S按例2的程序加工成0.21mm的最終厚度，所得磁性能較差而且不太一致。在H＝796A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率在1799-1831之間，在1.5T 60Hz下測(cè)出的鐵芯損耗在0.87-0.91W/kg之間。在這些試驗(yàn)中，加工過(guò)程明顯地增加了二次晶粒生長(zhǎng)的不穩(wěn)定性，這很可能是由于同晶層厚度很薄造成的。另外，機(jī)械性能也變壞，反映在韌性差和延展性-脆性轉(zhuǎn)變溫度較高上。
表IX晶粒定向電工鋼成分一覽表過(guò)量過(guò)量IDSiC CrMn S Al N Sn ____ Mn+％γ ％C I I/tMn 0.46Snρ @CR1@CR1現(xiàn)有技術(shù)R3.74 0.040 0.05 0.055 0.024 0.0006 0.0038 0.0090.0140.0181 53.7 2.1％ 0.0320.2513％S3.65 0.039 0.07 0.064 0.022 0.0010 0.0028 0.0100.0260.0302 55.1 5.2％ 0.0320.2412％T3.15 0.010 1.00 0.060 0.025 0.0010 0.0040 0.0050.0170.0195 53.5 5.0％ 0.0100.4321％本發(fā)明 U3.35 0.015 1.20 0.060 0.025 0.0010 0.0040 0.0050.0170.0195 56.9 5.0％ 0.0150.3618％我們相信，本發(fā)明的合金成分可提供體電阻率高而且二次晶粒生長(zhǎng)穩(wěn)定的晶粒定向電工鋼，因?yàn)槠渲械膴W氏體體積含量和同晶層厚度都比較適當(dāng)。另外，本發(fā)明的晶粒定向電工鋼的物理性能也很優(yōu)良。
以上對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的討論表明，采用本發(fā)明的鉻硅合金并經(jīng)過(guò)至少兩次冷軋可以制造出低鐵芯損耗的晶粒定向電工鋼，其磁性能很好而且很一致，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的硅鐵合金。本發(fā)明也可采用由下列方法生產(chǎn)的鋼板作為原始鋼板鋼錠鑄造，厚板胚鑄造，薄板胚鑄造，板料鑄造，或其它小型鋼板生產(chǎn)方法。
可以理解，在不背離本發(fā)明的思路和范圍的條件下，我們可以對(duì)本發(fā)明作各種各樣的修改。因此，本發(fā)明的范圍可以從下面列出的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良磁性能的晶粒定向電工鋼的制造方法，包括以下步驟提供具有一定奧氏體體積含量且每一面都有同晶層的熱加工鋼板；鋼板的成分主要包含2.5-4.5％的硅，0.1-1.2％的鉻，0.05％以下的碳，0.005％以下的鋁，最高至0.1％的硫，最高至0.14％的硒，0.01～1％的錳，其余主要是鐵和殘留元素；鋼板的體電阻率至少為45μΩ-cm，含碳量至少為0.01％，因而奧氏體體積含量至少為2.5％，且每一同晶層的厚度至少為熱加工鋼板總厚度的10％；將鋼板冷軋至某一中間厚度；將經(jīng)過(guò)冷軋的鋼板退火；將經(jīng)過(guò)退火的鋼板冷軋至最終厚度；將冷軋鋼板進(jìn)行充分的脫碳退火處理以防止磁性能老化；至少在已退火鋼板的一面涂上退火隔離涂層；將已涂上涂層的鋼板作最后的退火以產(chǎn)生二次晶粒生長(zhǎng)，使在796A/m下測(cè)量的磁導(dǎo)率至少為1780。
2.權(quán)利要求1的方法，其中每一面上的同晶層厚度為熱加工鋼板總厚度的15-40％。
3.權(quán)利要求1的方法，其中每一面上的同晶層厚度為熱加工鋼板總厚度的20-35％。
4.權(quán)利要求1的方法，其中冷軋至最終厚度前鋼板的微觀結(jié)構(gòu)由鐵氧體基體中的精細(xì)碳化鐵沉淀物構(gòu)成，基體中含有小于1％體積含量的馬氏體和/或殘余奧氏體。
5.權(quán)利要求4的方法，其中冷軋至最終厚度之前經(jīng)過(guò)退火的鋼板以不大于10℃/秒的速率緩慢冷軋至650℃，然后以至少23℃/秒的速率快速冷卻至315℃左右。
6.權(quán)利要求1的方法，其中鋼板在冷軋至中間厚度之前在750-1150℃溫度退火最長(zhǎng)10分鐘，然后緩慢冷卻至500℃以下。
7.權(quán)利要求6的方法，其中鋼板冷軋至最終厚度之前的微觀結(jié)構(gòu)由鐵氧體基體中的精細(xì)碳化鐵沉淀物構(gòu)成，基體中含有小于1％體積含量的馬氏體和/或殘余奧氏體，而且鋼板冷軋至最終厚度前的含碳量至少為0.010％。
8.權(quán)利要求1的方法，其中體電阻率至少為50μΩ-cm。
9.權(quán)利要求1的方法，其中碳含量不超過(guò)0.03％，因此，奧氏體體積含量不大于10.0％。
10.權(quán)利要求1的方法，其中鉻含量為0.2-0.6％。
11.權(quán)利要求1的方法，其中錳含量為0.05-0.07％，硫含量為0.02-0.03％。
12.權(quán)利要求1的方法，其中硅含量為2.9-3.8％。
13.權(quán)利要求1的方法，其中脫碳后的鋼板含碳量低于0.003％。
14.權(quán)利要求1的方法，其中鋼板在冷軋至最終厚度前要經(jīng)中間退火，溫度至少為800℃，時(shí)間至少5秒鐘。
15.權(quán)利要求1的方法，其中鋼板在冷軋至最終厚度后進(jìn)行脫碳退火，溫度至少800℃，時(shí)間至少5秒鐘。
16.權(quán)利要求1的方法，其中鋼板在至少1100℃的溫度作至少5小時(shí)的最后退火。
17.權(quán)利要求16的方法，其中鋼板在至少1200℃的溫度進(jìn)行至少20小時(shí)的最后退火。
18.權(quán)利要求1的方法，其中熱加工鋼板的厚度為1.7-3.0mm。
19.一種具有優(yōu)良磁性能的晶粒定向電工鋼的制造方法，包括以下步驟提供厚度為1.5-4.0mm且具有一定奧氏體體積含量的熱加工鋼板，板的每一面都有一層同晶體；鋼板主要包含2.5-4.5％的硅，0.1-1.2％的鉻，不高于0.03％的碳，低于0.005％的鋁，最高至0.1％的硫，最高至0.14％的硒，0.01～1％的錳，其余為鐵和殘留元素；鋼板的體電阻率至少為45μΩ-cm，每一同晶層厚度為熱加工鋼板總厚度的10-40％，鋼板在至少800℃經(jīng)退火處理；經(jīng)退火后的鋼板含碳量至少為0.01％，因而奧氏體體積含量為2.5-10％；將鋼板冷軋至中間厚度；將冷軋后的鋼板退火，其中鋼板的微觀結(jié)構(gòu)由鐵氧體基體中的精細(xì)碳化鐵沉淀物構(gòu)成，基體中包含1％以下體積含量的馬氏體和/或殘余奧氏體；將已退火的鋼板冷軋至最終厚度；將冷軋鋼板作充分脫碳退火，以防止磁性老化；至少在已退火鋼板的一面上涂以退火隔離層；將已涂層的鋼板作最后退火，以產(chǎn)生二次晶粒生長(zhǎng)，使在796A/m下測(cè)量的磁導(dǎo)率至少為1780。
20.一種具有優(yōu)良磁性能的晶粒定向電工鋼的制造方法，包括以下步驟提供厚度為1.7-3.0mm，具有一定奧氏體體積含量的熱加工鋼板，板的每一面有一層同晶體；鋼板主要包含2.9-3.8％的硅，0.2-0.7％的鉻，碳不高于0.03％，鋁少于0.005％，含0.020％-0.030％的硫，0.015-0.05％的硒，0.05～0.07％的錳，其余基本是鐵和殘留元素；將熱加工鋼板在1000-1125℃下退火最長(zhǎng)至10分鐘；經(jīng)退火的鋼板體電阻率至少為50μΩ-cm，含碳量至少為0.010％，因而，奧氏體體積含量為4.0-10.0％，鋼板每一面的同晶層厚度為0.17-1.20mm；將鋼板冷軋至中間厚度；將冷軋鋼板在至少800℃下退火至少5分鐘，然后以不大于10℃/秒的速率緩慢冷卻至650℃，再以至少23℃/秒的速率快速冷卻至315℃左右，這樣，鋼板的微觀結(jié)構(gòu)就由鐵氧體基體中的精細(xì)碳化鐵沉淀物構(gòu)成，基體中馬氏體和/或殘余奧氏體的體積含量低于1％；將退火后的鋼板冷軋至最終厚度；對(duì)冷軋鋼板作脫碳退火，使其含碳量低于0.003％；至少在退火后的鋼板的一面涂以退火隔離層；將已涂層的鋼板至少1100℃下進(jìn)行至少5小時(shí)的最后退火，以產(chǎn)生二次晶粒生長(zhǎng)，使得在796A/m的下測(cè)得的磁導(dǎo)率至少為1780。
全文摘要
一種制造晶粒定向電工鋼的方法。原材料為熱加工鋼板,含硅2.5—4.5%,鉻0.1—1.2%,碳低于0.05%,鋁低于0.005%,硫最高至0.1%,硒最高至0.14%,錳0.01～1%,其余是鐵和殘留元素。鋼板含碳量至少為0.010%,奧氏體體積含量(γ1150℃)至少為2.5%,且每一面有一層同晶體。鋼板先冷軋至一中間厚度,然后退火再冷軋至最終厚度,并進(jìn)行脫碳處理使含碳量低于0.003%。此后至少在其一面上涂以退火隔離層,并進(jìn)行最后退火。
文檔編號(hào)C21D7/02GK1191900SQ9712297
公開(kāi)日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者J·W·肖恩, N·A·達(dá)爾斯特倫, C·G·克拉費(fèi)克 申請(qǐng)人:阿姆科公司