本發(fā)明屬于鋼鐵制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種取向硅鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在取向硅鋼生產(chǎn)過程中，為發(fā)生位向準(zhǔn)確的二次再結(jié)晶組織，必須在最終高溫退火前獲得細(xì)小彌散的抑制劑粒子，為獲得彌散的第二相粒子，熱軋鑄坯加熱過程中必須采用很高的加熱溫度，配合很長(zhǎng)的加熱時(shí)間，讓粗大的第二相粒子充分固溶，然后在冷軋過程中析出。高溫加熱會(huì)給加熱設(shè)備帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也會(huì)造成能耗增加、成材率損失、產(chǎn)量降低等一系列問題。因此近年來采用第二加熱和增強(qiáng)抑制劑研制能力成為取向硅鋼生產(chǎn)工藝研究的熱點(diǎn)。美國專利US5653821提到一種加0.05％Ni和0.05Cr，且對(duì)錳硫比和銅硫比進(jìn)行控制的一種以Cu2S和AlN為抑制劑的普通取向硅鋼生產(chǎn)方案，其鑄坯經(jīng)1250～1320℃×3h加熱后熱軋，熱軋板經(jīng)酸洗后一次冷軋至0.60～0.75mm，經(jīng)830℃脫碳后，二次冷軋至0.30mm，再經(jīng)過回復(fù)退火，涂MgO涂層，控制加熱速度至1200℃均熱20h后獲得產(chǎn)品，由于需要進(jìn)行回復(fù)退火，因此生產(chǎn)工序相對(duì)較多。俄羅斯上依謝特冶金工廠采用以Cu2S為主，AIN為輔的抑制劑。鑄坯成分為(wt％)：C：0.03～0.05，Mn：0.2～0.25，Cu：0.4～0.6，Als：0.008～0.015，S：0.017～0.02，N：0.006～0.008，P<0.02。俄新鋼也采用采用以Cu2S和AlN為主要抑制劑。鑄坯成分為(wt％)：C：0.03～0.05，Mn：0.2～0.25，Cu：0.4～0.6，Als：0.013～0.02，S：0.005～0.018，N：0.007～0.009，P<0.02，Ni：0.05，Cr：0.05。兩廠工藝過程為：鑄坯經(jīng)1250～1280℃熱軋，900～930℃終軋；采用二次冷軋法進(jìn)行冷軋；中間退火溫度為830℃，在濕的5～10％H2+N2氣氛中進(jìn)行脫碳。其中，第二次冷軋(壓下率為55～65％)后在10％H2+N2、PH2O/PH2＝0.6～0.7氣氛中進(jìn)行550～650℃的回復(fù)退火；涂MgO，進(jìn)行高溫退火(黎世德,牛琳霞.俄羅斯電工鋼降低成本工藝措施分析[J].電工鋼,2000(2):23-25)。這種工藝也存在需要進(jìn)行回復(fù)退火的缺陷。中國專利CN103741031B提出了一種采用薄板坯連鑄連軋含釩普通取向硅鋼及其制造方法，采用在鋼中添加一定量的V(0.002～0.02％)來增加抑制劑抑制能力，從而獲得P1.7＜1.28W/kg，B8≥1.86T的普通取向硅鋼。由于薄板坯流程物理冶金特性和傳統(tǒng)取向硅鋼生產(chǎn)流程由本質(zhì)的差別，因此目前國內(nèi)尚不具備批量生產(chǎn)的能力，大量的研究仍然處于技術(shù)研究階 段。傳統(tǒng)板坯流程采用低溫板坯加熱技術(shù)生產(chǎn)普通取向硅鋼時(shí)，Cu2S通常作為主抑制劑，AlN作為輔助抑制劑，以增強(qiáng)抑制能力。為進(jìn)一步改善抑制能力，通常還會(huì)加入Mn、V等第二相抑制劑形成元素及Sb、Sb等晶界偏聚元素。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種取向硅鋼及其制備方法，本發(fā)明取向硅鋼通過適量Ti的加熱，形成細(xì)小的含Ti的碳氮化物，起到輔助抑制劑的效果，提高抑制能力，省略普通取向硅鋼回復(fù)退火工序；此外Ti含量的有意添加，還可以減少煉鋼過程控制難度，制造方法進(jìn)一步降低板坯加熱溫度和均熱時(shí)間，減低能耗，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種取向硅鋼，以重量份數(shù)計(jì)其原料組分及含量為C0.030～0.070％、Si2.8～3.5％、Mn0.15～0.30％、Cu0.35～0.80％、S0.0040～0.015％、Als0.015～0.025％、N0.070～0.015％、P≤0.020％、Ti0.002～0.02％，C/Ti≤10，Cu/S≥50，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；優(yōu)選P≤0.015％、S0.0050～0.010％、Ti0.0050～0.015％；各元素在鋼中的作用如下：C：適量的C以確保熱軋過程中存在合適比例的奧氏體相，以便于第二相粒子在鋼中的固溶，在熱軋過程中彌散析出，因此C含量控制在0.030～0.070％之間；Si：Si是增加電阻元素，是電工鋼最重要的合金元素，為獲得低的鐵損，需要提高Si含量，但Si含量增加，磁感B也會(huì)降低，此外Si使材料晶格畸變?cè)黾?，脆性增加，硬度升高，冷軋加工性變壞，且最終產(chǎn)品硬度和強(qiáng)度高，沖片性能差，因此本發(fā)明中Si含量控制在2.8～3.5％之間；Mn、Al：其輔助抑制劑的作用，太多的Mn、Al會(huì)導(dǎo)致鑄坯中粗大的MnS、AlN全固溶溫度提高，必須提高鑄坯加熱溫度，且容易最終產(chǎn)品產(chǎn)生線晶，惡化產(chǎn)品磁性，因此Mn控制在0.15～0.30％、Al控制在0.015～0.025％之間為宜；P：在高Si鋼中，P的晶界偏聚作用，會(huì)容易產(chǎn)生脆化現(xiàn)象，嚴(yán)重惡化產(chǎn)品彎曲次數(shù)，且提高產(chǎn)品強(qiáng)度，且冷軋難度增加，因此P含量需要控制在0.020％以下，優(yōu)選控制在0.015％以下；S：S含量降低，抑制劑含量少，抑制能力不足，S含量高，抑制劑尺寸大，也會(huì)造成抑制能力降低，因此在0.0040～0.015％范圍內(nèi)，可以獲得良好的性能，優(yōu)選0.0050～0.010％；N：N和S類似，控制在0.070～0.015％之間；Ti：Ti常用于微合金鋼中形成TiC和Ti(CN)來提高鋼的強(qiáng)度，本發(fā)明中作為輔助抑制劑，通過形成細(xì)小的含Ti第二相粒子，不僅可以增強(qiáng)抑制能力，還可以減少煉鋼過程中為控制Ti含量在較低水平帶來的控制難度。Cu：作為主抑制劑，主要形成細(xì)小的Cu2S、Cu1.8S，Cu含量低于0.35％和高于0.80％，難以發(fā)生二次再結(jié)晶，產(chǎn)品性能惡化；Ti/C≤50和Cu/S≥70比主要是為了控制抑制劑的含量和尺寸，確保產(chǎn)品最終發(fā)生完善的二次再結(jié)晶。該取向硅鋼磁性能：鐵損P1.7＜1.18W/kg，磁感B8≥1.87T。一種取向硅鋼的制備方法，步驟包括：轉(zhuǎn)爐冶煉→真空處理→連鑄→均熱爐加熱→熱連軋→第一次冷軋→脫碳退火→二次冷軋→涂MgO隔離劑→高溫退火→重卷，具體為：1)將鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、真空處理后連鑄成210～250mm鑄坯；真空處理過程中嚴(yán)禁吹氧，以控制夾雜物含量；2)鑄坯入爐前溫度控制在150℃以上，將鑄坯加熱到1200～1350℃，在爐時(shí)間大于250min，其中1250～1320℃溫度有效保溫時(shí)間大于80min；3)將鑄坯經(jīng)3道次、5道次或7道次熱軋，獲得30～50mm中間坯；精軋，開軋溫度控制在1050℃以上，精軋終軋溫度控制在890～1000℃之間，卷取溫度控制在500～600℃之間，精軋后厚度在2.0～2.5mm之間；4)熱軋?jiān)辖?jīng)酸洗后進(jìn)行第一次冷軋，厚度控制在0.60～0.80mm之間；5)一次冷軋卷進(jìn)行脫碳退火，脫碳退火溫度在800～850℃之間，確保鋼板在在該溫度區(qū)間5min以上的保溫時(shí)間，以完成脫碳并形成Si2O的氧化層薄膜；脫碳退火露點(diǎn)控制在30℃以上，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚猓渲蠬2體積含量在10～20％之間；脫碳退火后C含量控制在0.0050％以下；6)脫碳退火后的鋼卷進(jìn)行二次冷軋至產(chǎn)品最終厚度；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)高溫退火得到成品：鋼卷快速加熱到600～680℃，保溫2～5h，然后以20～30℃/h的速度加熱至1170～1230℃之間保溫15～20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護(hù)氣體為氮?dú)猓徛訜嶂?50℃之前用氮?dú)浠旌蠚?，N2體積百分比10～30％；950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護(hù)氣體為氫氣；800℃～450℃冷卻階段采用氮?dú)浠旌蠚?，N2體積百分比10～30％；450℃保溫采用氮?dú)獗Ｗo(hù)；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內(nèi)進(jìn)行拉伸平整，拉伸平整溫度為800～850℃，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)猓?0)將鋼卷在重卷機(jī)組分切至所需的寬度和卷重。本發(fā)明取向硅鋼通過在鋼中增加Ti，形成TiC、Ti(CN)抑制劑，并配合Cu2S、AlN、MnS等抑制劑，使鋼中抑制劑抑制能力得到提高，熱軋加熱溫度可以降低到1250℃～1320℃之間，配合合理的熱軋工藝，在鋼中形成具備足夠抑制能力的第二相粒子，產(chǎn)品經(jīng)兩次冷軋、脫碳退火和高溫退火，形成位向準(zhǔn)確的二次再結(jié)晶晶粒，從而確保產(chǎn)品的電磁性能。當(dāng)添加0.0050～0.015％的Ti后，0.30mm產(chǎn)品的鐵損P1.7＜1.18W/kg，磁感B8≥1.86T；0.27mm的鐵損P1.7＜1.15W/kg，磁感B8≥1.86T。達(dá)到了30Q120和27Q120的性能要求。附圖說明圖1為實(shí)施例1制備的取向硅鋼的晶粒相圖具體實(shí)施方式各實(shí)施例取向硅鋼原料(鑄坯)的化學(xué)成分見表1實(shí)施例1取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、真空處理后連鑄成230mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1250℃，在爐時(shí)間280min，其中1250℃溫度有效保溫時(shí)間85min；3)將鑄坯經(jīng)3道次粗軋，中間坯厚度35mm，精軋開軋溫度控制在1080℃，精軋終軋溫度950℃，卷取溫度560℃，精軋后厚度在2.3mm；4)熱軋?jiān)辖?jīng)酸洗后進(jìn)行第一次冷軋，厚度0.66mm；5)一次冷軋卷進(jìn)行脫碳退火，脫碳退火溫度830℃，露點(diǎn)35℃，脫碳均熱時(shí)間6min，保護(hù)氣氛為10％H2+90％N2(體積百分比)，脫碳后C含量0.0021％；6)脫碳退火后的鋼卷進(jìn)行二次冷軋至0.30mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫2.5h，然后以20℃/h的速度加熱至1180℃保溫20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護(hù)氣體為氮?dú)猓徛訜嶂?50℃之前用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25％N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護(hù)氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮?dú)獗Ｗo(hù)；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內(nèi)進(jìn)行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)狻?0)將鋼卷在重卷機(jī)組分切至所需的寬度和卷重。實(shí)施例2取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將上述化學(xué)成分的鋼經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、真空處理后連鑄成250mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1280℃，在爐時(shí)間370min，其中1280℃溫度有效保溫時(shí)間110min；3)將鑄坯經(jīng)5道次粗軋，中間坯厚度45mm，精軋開軋溫度控制在1110℃，精軋終軋溫度980℃，卷取溫度550℃，精軋后厚度2.3mm；4)熱軋?jiān)辖?jīng)酸洗后進(jìn)行第一次冷軋，厚度0.70mm；5)一次冷軋卷進(jìn)行脫碳退火，脫碳退火溫度820℃，露點(diǎn)40℃，脫碳均熱時(shí)間8min，氣氛15％H2+85％N2，脫碳后C含量0.0025％；6)脫碳退火后的鋼卷進(jìn)行二次冷軋至產(chǎn)品0.30mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫2h，然后以25℃/h的速度加熱至1200℃保溫18h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護(hù)氣體為氮?dú)?，緩慢加熱?50℃之前用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護(hù)氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮?dú)獗Ｗo(hù)；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內(nèi)進(jìn)行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)猓?0)將鋼卷在重卷機(jī)組分切至所需的寬度和卷重。實(shí)施例3取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將上述化學(xué)成分的鋼經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、真空處理后連鑄成230mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1300℃，在爐時(shí)間410min，其中1300℃溫度有效保溫時(shí)間125min；3)將鑄坯經(jīng)3道次粗軋，中間坯厚度35mm，精軋開軋溫度控制在1150℃，精軋終軋溫度980℃，卷取溫度550℃之間，精軋后厚度2.0mm；4)熱軋?jiān)辖?jīng)酸洗后進(jìn)行第一次冷軋，厚度0.63mm；5)一次冷軋卷進(jìn)行脫碳退火，脫碳退火溫度830℃，露點(diǎn)40℃，脫碳均熱時(shí)間7min，氣氛15％H2+N2，脫碳后C含量0.0015％；6)脫碳退火后的鋼卷進(jìn)行二次冷軋至產(chǎn)品0.27mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫3h，然后以25℃/h的速度加熱至1200℃保溫20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護(hù)氣體為氮?dú)?，緩慢加熱?50℃之前用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25％N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護(hù)氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮?dú)浠旌蠚?75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮?dú)獗Ｗo(hù)；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內(nèi)進(jìn)行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)浠旌蠚猓?0)將鋼卷在重卷機(jī)組分切至所需的寬度和卷重。實(shí)施例鐵損和磁感的測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。表1CSiMnPSAlsNTiCuCu/SC/Ti實(shí)施例10.0613.250.180.00910.00750.0210.00750.00800.38507.6實(shí)施例20.0423.180.220.0120.00850.0190.00930.0150.48562.8實(shí)施例30.0453.150.200.0110.0120.0160.0110.00720.70586.25表2當(dāng)前第1頁1 2 3