專利名稱：生產(chǎn)晶粒取向電工薄鋼板或鋼帶的方法
在由歐洲專利0047129已知的方法中，生產(chǎn)最終厚度在0.15mm～0.25mm范圍內(nèi)的晶粒取向電工薄鋼板或鋼帶至少經(jīng)二道冷軋工序，并且在最后一道冷軋工序之前進(jìn)行一次中間退火，所述中間退火是在850～1100℃溫度范圍進(jìn)行至少30秒至最多15分鐘。然后從中間退火溫度700～200/℃溫度范圍內(nèi)以至少2.5K/秒的速度冷卻鋼帶，并且在最后一道冷軋工序軋制到最終厚度，隨后沒有任何回火退火處理。在所述最后一道冷軋工序中的冷軋期間鋼帶溫度可以調(diào)節(jié)在50～400℃范圍內(nèi)。
在歐洲專利0101321中公開的類似方法中生產(chǎn)晶粒取向電工薄鋼板或鋼帶至少經(jīng)二道冷軋工序并在最后一道冷軋工序前進(jìn)行一次中間退火，但是在最后一道工序之前也沒有回火退火處理，建議從中間退火溫度快速冷卻鋼帶的最小速度為5K/秒。在該工藝中冷卻速度最好在約20～30K/秒的范圍內(nèi)，冷卻鋼帶接著在900～500℃溫度范圍進(jìn)行中間退火。該工藝的特征是以最好約20～35K/秒的速度將鋼帶加熱到中間退火溫度。
如果通過上述的兩種方法生產(chǎn)晶粒取向電工薄鋼板或鋼帶，即從中間退火溫度以2.5～約40K/秒的速度冷卻，其磁性能值(例如鐵心損耗)相差很大。其原因是在該工藝的每個步驟的公差，例如鋼的生產(chǎn)/熔體的組分、熱軋、可能的熱鋼帶退火、具有中間退火的冷軋以及退火脫碳和高溫退火。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述的現(xiàn)有工藝方法，使電工薄鋼板或鋼帶的磁性，特別是磁極化強(qiáng)度和鐵心損耗達(dá)到更合適的值，同時獲得改進(jìn)的分散小的統(tǒng)計分布。
本發(fā)明解決該問題通過下述方法扁鋼錠含2.0-4.0%Si，0.02-0.10%C，0.02-0.15%Mn，0.008-0.08%S和/或Se，≤0.005%Al，≤0.3%Cu余為鐵及不可避免的雜質(zhì)和任何晶界偏析元素，將其熱軋?？蓪彳堜搸г?00-1100℃溫度范圍內(nèi)退火60-600秒。然后將熱軋鋼帶至少進(jìn)行二道冷軋工序，在最后一道冷軋工序前在800-1100℃溫度范圍將鋼帶中間退火30-600秒，并且在最后一道冷軋工序前進(jìn)行一次回火退火處理，最后一道冷軋工序中減厚40-80%。在最后一道冷軋工序中冷軋之前和/或期間，鋼帶的溫度最好調(diào)到50-400℃范圍內(nèi)。
然后將冷軋到最終厚度的鋼帶在伴隨脫碳的濕潤氣氛下進(jìn)行再結(jié)晶退火。然后在向鋼帶表面涂覆最好含MgO的分離劑之后進(jìn)行最終的高溫退火。
本發(fā)明的基本特點(diǎn)是將冷軋到中間厚度的鋼帶在中間退火后從退火溫度進(jìn)行加速冷卻，以大于50K/秒，最好在100-300K/秒之間的高速度，并最多在三個月之后，在最后一道冷軋工序之前在300-700℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行一次回火退火處理。大于15分鐘的退火是不經(jīng)濟(jì)的。通過噴水可進(jìn)行快速冷卻。
按照本發(fā)明的方法可降低鐵心損耗的平均值。


圖1表明按照普通方法生產(chǎn)的最終厚度0.23mm的141條晶粒取向電工鋼帶所測的鐵心損耗值的統(tǒng)計分布。
圖2表明按本發(fā)明生產(chǎn)的同圖1相同最終厚度0.23mm的141條晶粒取向電工鋼帶鐵心損耗值的分布。
圖3為圖1和2結(jié)果的結(jié)合。
圖4表明由于按照本發(fā)明的方法鐵心損耗的降低。
圖5表明了按照本發(fā)明具有回火退火和不具有這種回火退火的其磁性能與由中間退火溫度開始的冷卻速度的函數(shù)關(guān)系。
圖6表明最終厚度0.3mm鋼帶的磁性能與回火退火溫度的關(guān)系曲線。
由圖1-3可以看出的最大分布的移動，本發(fā)明方法的使用使鐵心損耗改善約5%。同時使獲得的磁性值平均，即分散少。
圖4表明在鋼帶按已知的普遍生產(chǎn)工藝生產(chǎn)其鐵心損耗值很差的情況下，按照本發(fā)明改變中間退火(中間退火具有高速冷卻和隨后的回火退火處理)的作用則很清楚地表現(xiàn)出來。在鋼帶按已知工藝生產(chǎn)其鐵心損耗值很差情況下，借助于本發(fā)明工藝鐵心再磁化損耗可達(dá)到最大的降低。
圖4中橫坐標(biāo)軸表示普遍生產(chǎn)的鐵心損耗P1.7/50。縱坐標(biāo)軸表示當(dāng)同樣鋼帶在最后一道冷軋工序前按本發(fā)明方式處理時所得鐵心損耗的減小(＝改進(jìn)質(zhì)量)。圖4基于同圖3相同的數(shù)據(jù)資料。
如果在直接的后續(xù)步驟中進(jìn)行本發(fā)明的處理也可觀察到同樣的作用，即將鋼帶盡可能快的從中間退火溫度冷卻到等于或稍低于回火退火處理溫度，此后立刻進(jìn)行回火退火處理。重要的特征是在每種情況下的兩者結(jié)合，即將從中間退火溫度快速冷卻和最后一道冷軋工序之前緊接附加的在300～700℃溫度范圍內(nèi)，最好在450～650℃的回火退火處理結(jié)合。
下面參照表1中所列實(shí)施例可清楚地說明本說明工藝提高質(zhì)量的作用，將按本發(fā)明工藝生產(chǎn)的晶粒取向電工薄鋼板(1.1)、(2.1)和(3.1)與按已知的普遍工藝生產(chǎn)的電工薄鋼板(1.0)、(2.0)和(3.0)進(jìn)行比較。
(1.0)首先由連鑄扁錠生產(chǎn)厚2.0mm的熱軋鋼帶，上述偏錠含3.19%Si、0.031%C、0.061%Mn、0.021%S、0.06%Cu、＜0.002%Al、＜0.005%N、余為Fe。然后在干燥氫氣/氮?dú)?約5%H2+95%N2)中于1030℃將熱軋鋼帶退火150秒，此后在空氣中靜止慢冷40秒，然后噴水快冷。表面酸洗后進(jìn)行第一道冷軋到中間厚度0.65mm。然后在980℃進(jìn)行普通中間退火180秒，該退火也在干燥氫氣/氮?dú)?約5%H2+95%N2)中進(jìn)行。在空氣中靜止地以20K/秒的速度從中間退火溫度冷卻到室溫。第二道冷軋到最終厚度0.30mm，之后在84℃于濕潤的氫氣/氮?dú)?約20%H2+80%N2;露點(diǎn)大于35℃)中進(jìn)行脫碳退火120秒。涂覆MgO分離層后，在干燥的100%氫氣中進(jìn)行高溫退火。然后以約20K/小時的加熱速率將冷鋼帶加熱到1200℃，保溫2小時，然后慢冷(無應(yīng)力)。測定磁性值鐵心損耗P1.7/50＝1.22w/kg，磁極化強(qiáng)度B8＝1.83T。
(1.1)使用按照(1.0)的另一熱軋鋼帶按相同的方法加工，但有差別中間退火后使用加速冷卻并接著按照本發(fā)明進(jìn)行回火退火處理。中間退火在干燥的氫氣/氮?dú)?約5%H2+95%N2)中于1020℃溫度進(jìn)行180秒。然后借助于噴水以110K/秒的速度從中間退火溫度冷卻到室溫。然后在空氣中于600℃按照本發(fā)明進(jìn)行回火退火約300秒。加熱和冷卻速度約10K/秒。借助于這種工藝獲得的磁性值結(jié)果是鐵心損耗P1.7/50＝1.16w/kg，而磁極化強(qiáng)度B8＝1.87T。
(2.0)由扁錠生產(chǎn)最終厚度2.0mm的熱軋鋼帶，上述扁錠含3.16%Si、0.032%C、0.060%Mn、0.020%S、0.055%Cu、＜0.002%Al、＜0.005%N、余為Fe。接著進(jìn)行熱軋鋼帶退火，冷軋到中間厚度0.65mm，同例(1.0)進(jìn)行中間退火并冷卻到室溫。冷軋到最終0.27mm后同例(1.0)進(jìn)行脫碳退火，涂覆分離劑和高溫退火。這樣生產(chǎn)的鋼帶磁性值為鐵心損耗P1.7/50＝1.19w/kg，而磁極化強(qiáng)度B8＝1.84T。
(2.1)用相同的方式加工按照(2.0)的熱軋鋼帶，但仍有差別在最后一道冷軋前使用本發(fā)明工藝。在干燥氫氣/氮?dú)庵杏?020℃溫度進(jìn)行中間退火180秒。然后用噴水以120K/秒的速度從中間退火溫度冷卻到室溫。然后在空氣中以10K/秒將鋼帶加熱到600℃，在該溫度保溫約200秒并以相同的速度再冷卻。對于鐵心損耗和磁極化強(qiáng)度獲得下面的改進(jìn)值P1.7/50＝1.08w/kg，而B8＝1.87T。
(3.0)由連鑄扁錠仍生產(chǎn)最終厚度2.0mm的熱軋鋼帶，上述扁錠含3.23%Si、0.030%C、0.062%Mn、0.020%S、0.062%Cu、＜0.002%Al、＜0.005%N、平衡Fe。同例(1.0)和(2.0)接著進(jìn)行中間退火，冷軋到中間厚度0.65mm并進(jìn)行中間退火，以22K/秒的速度冷卻到室溫。然后將鋼帶冷軋到最終厚度0.23mm。根據(jù)(1.0)和(2.0)仍進(jìn)行脫碳退火，涂覆MgO(分離劑)和接著高溫退火。測量結(jié)果是鐵心損耗P1.7/50＝1.06w/kg，而磁極化強(qiáng)度B8＝1.85T。
(3.1)首先熱軋鋼帶，然后退火，然后按照(3.0)冷軋到中間厚度0.65mm，在干燥氫氣/氮?dú)庵杏?020℃溫度下退火180秒。然后借助于噴水以約130K/秒的速度從中間退火溫度冷卻到室溫。同例(2.1)接著仍進(jìn)行回退火處理。按照(1.0)脫碳和高溫退火后，對于最終0.23mm的生產(chǎn)鋼帶的測量結(jié)果是鐵心損耗P1.7/50＝1.00W/kg，而磁極化強(qiáng)度B8＝1.87T。
表2進(jìn)一步說明按照本發(fā)明工藝生產(chǎn)的最終厚度0.30mm的晶粒取向電工薄鋼板達(dá)到的磁性能。并將它們與不按本發(fā)明工藝生產(chǎn)的相同最終厚度的晶粒取向電工薄鋼板比較。
由表2實(shí)施例10、9、8和7與對照圖5可以推測冷卻速度可進(jìn)一步提高磁性值，除非使用本發(fā)明回火退火處理接著加速從中間退火溫度冷卻，否則鐵心損耗又增加并惡化。同樣，如果使用高速冷卻而沒有本發(fā)明接著的回火退火處理，發(fā)現(xiàn)磁極化強(qiáng)度值沿著更不適宜的方向下降。
相反如果按照權(quán)利要求所述的工藝，高速冷卻并接著按照本發(fā)明在300-700℃溫度范圍回火退火處理，同表2中實(shí)施例3、1和2與圖5所示，測量的鐵心損耗值繼續(xù)沿著更低的并且更適宜的方向下降。同樣，磁極化強(qiáng)度測量值沿著更高值的方向有利地繼續(xù)增大。
表2也示出本發(fā)明回火退火處理的溫度范圍，在圖6曲線中也示出，從而可達(dá)到最有利的鐵心損耗和磁極化強(qiáng)度值，如果將冷軋到中間厚度的鋼帶在450-650℃，最好在約600℃溫度下進(jìn)行回火退火處理，隨后借助于噴水以最好高于100K/秒的速度從中間退火溫度加速冷卻。
與普通中間退火相比，根據(jù)本發(fā)明中間退火的改變，接著加速冷卻和回火退火處理可改進(jìn)權(quán)利要求所述合金成分的晶粒取向電工薄鋼板的織構(gòu)的形成。本發(fā)明改進(jìn)的中間退火的作用在于更有利的碳化物沉淀，正如許多顯微結(jié)構(gòu)研究所表明的。
對普通生產(chǎn)方法和本發(fā)明方法制得的最后冷軋條件下鋼帶的冷軋織構(gòu)的研究表明它們基本上具有相同的織構(gòu)過程。但是，對相應(yīng)的脫碳冷軋鋼帶織構(gòu)的研究清楚地表明高斯強(qiáng)度(Gossintensity)的差別，對晶粒取向電工薄鋼板，該高斯強(qiáng)度是表明脫碳冷軋鋼帶中再結(jié)晶織構(gòu)組成的特別重要參數(shù)。當(dāng)使用本發(fā)明工藝生產(chǎn)時該高斯強(qiáng)度明顯地更高。
在普通中間退火之后和按本發(fā)明改進(jìn)型中間退火之后，直接使用透射電子顯微鏡用復(fù)膜方法研究碳沉淀狀態(tài)。
元素彌散EDX分析(STEM型)表明碳化物只存在于晶界，且不取決于中間退火的類型。
在普通生產(chǎn)方法中晶界碳化物長度為200-1000nm(一般500nm)，而按照本發(fā)明接著中間退火(具有加速冷卻和回火退火處理)晶界碳化物長度為50-200nm(一般100nm)。在兩種情況下晶粒內(nèi)部的沉淀僅是抑制相顆粒，它不受本發(fā)明處理方法的影響。采用本發(fā)明工藝晶界碳化物的細(xì)小彌散性和均勻分布性明顯地得到增加。
本發(fā)明建議的中間退火的結(jié)果是更細(xì)小分布的碳化物中結(jié)合的碳在脫碳退火加熱相中可比普通工藝快得多的溶解(在再結(jié)晶開始之前)。這由在晶界均勻得多的分布所支持。
碳化物不影響冷軋工藝，但對再結(jié)晶工藝有影響。再結(jié)晶織構(gòu)被加強(qiáng)，產(chǎn)生更多的高斯取向核(Goss-orientednuclei)以改進(jìn)二次再結(jié)晶。
除了本發(fā)明權(quán)利要求的工藝步驟外，生產(chǎn)最終厚度在0.1～0.5mm范圍的晶粒取向電工薄鋼板中其他可改進(jìn)磁性能的步驟是公知的。例如，如果冷軋到中間厚度的鋼帶在普通中間退火期間，鋼帶同時被部分脫碳，則鐵心損耗值可進(jìn)一步降低。類似地，如果在加熱期間，在高溫箱式退火過程中附加加入持續(xù)幾小時的保溫步驟，可降低鐵心損耗。這些附加步驟的結(jié)合也是公知的。
相反，在本發(fā)明工藝中這些附加步驟不是必需的，特別是獲得上述晶粒取向電工薄鋼板的磁穩(wěn)定性，正如選擇的141種鋼帶所表明的。本發(fā)明工藝足以保證有利地減小鐵心損耗和磁極化強(qiáng)度值的統(tǒng)計分散，本發(fā)明工藝建議在進(jìn)行普通中間退火之后快速冷卻與隨后的本發(fā)明回火退火處理相結(jié)合。所以本發(fā)明工藝最重要的優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)晶粒取向電工薄鋼板中對其磁性能(例如鐵心損耗和磁極化強(qiáng)度)的穩(wěn)定作用。
表1按照本發(fā)明和已知的普通工藝生產(chǎn)的實(shí)施例(1.0)-(3.1),最終厚度0.30mm、0.27mm和0.23mm的晶粒取向電工薄鋼板的磁性能。
中間退火磁性能鋼板本第一階冷卻第二階普冷厚度P1.7B8發(fā)通段保溫速度段保溫mmw/kgT明溫度℃卻K/秒溫度℃1020水1106000.301.161.87×980空氣20...1.221.83×1020水1206000.271.081.87×980空氣20...1.191.84×1020水1306000.231.001.87×980空氣22...1.061.85×表2最終厚度0.30mm的晶粒取向性電工薄鋼板的磁性能，取決于a)從中間退火溫度加速冷卻的速度－接著無回火退火處理－接著回火退火處理b)按照本發(fā)明接著回火退火處理的溫度中間退火磁性能鋼板本第一階冷卻第二階普冷厚度P1.7B8發(fā)NO段保溫速度段保溫mmw/kgT明通溫度℃卻K/秒溫度℃2001.221.833001.211.84×4001.201.85×1020水1105000.301.171.87×16001.161.87×7001.221.84×8001.251.791020水1806000.301.151.88×21020空氣356000.301.201.8431020空氣206000.301.221.8341020空氣106000.301.241.8151020空氣96000.301.251.806980水220...0.301.281.797980水110...0.301.261.818980空氣35...0.301.211.83×9980空氣20...0.301.221.83×10980空氣10...0.301.231.8211980空氣9...0.301.241.801權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)最終厚度在0.1-0.5mm范圍內(nèi)的晶粒取向電工薄鋼板或帶的方法，通過熱軋扁錠，該扁錠含2.0-4.0% Si，0.02-0.10% C，0.02-0.15% Mn，0.008-0.08% S和/或Se，＜0.005% Al，＜0.3% Cu，平衡為鐵和含不可避免的雜質(zhì)，以及任何晶界偏析元素，冷軋該熱軋鋼帶，在至少二道冷軋中將鋼帶在800-1100℃溫度范圍內(nèi)中間退火30-600秒，并在最后一道冷軋工序之前加速冷卻，在濕潤氣氛中再結(jié)晶退火，將脫碳的鋼帶冷軋到最終厚度，將分離劑涂覆到鋼帶表面，并進(jìn)行最終高溫退火，其特征在于以大于50K/秒的速度從中間退火溫度進(jìn)行冷卻，此后立刻或至多三個月后，在最后一道冷軋工序之前在300-700℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火退火至少30秒，其厚度減少40-80%。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于將鋼帶立刻從中間退火溫度加速冷卻到回火退火處理溫度。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于以100-300K/秒范圍的速度加速冷卻鋼帶。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在450-650℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火退火100-600秒。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于以2.5-20K/秒的速度將鋼帶加熱到回火退火處理溫度，并以同樣的速度再冷卻。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在900-1100℃溫度范圍內(nèi)將熱軋鋼帶退火60-600秒。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于最后一道冷軋時在50-400℃溫度范圍內(nèi)冷軋鋼帶。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于將含MgO的分離劑涂覆到鋼帶表面。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于進(jìn)行回火退火不大于15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)最終厚度范圍0.1～0.5mm的晶粒取向電工薄鋼板或鋼帶的方法。將一種具有權(quán)利要求1所述成分的扁鋼錠熱軋，然后可能退火，然后至少經(jīng)二道冷軋，在最后一道冷軋工序之前在800-1100℃溫度范圍內(nèi)將鋼帶退火30～600秒，以大于50K/秒的速度從中間退火溫度加速冷卻。在最后一道冷軋工序之前回火退火處理之后，其中將其厚度減少40～80％，在濕潤氣氛中伴隨脫碳進(jìn)行再結(jié)晶退火，鋼帶冷軋到最終厚度。在鋼帶表面涂覆分離劑后進(jìn)行高溫退火。
文檔編號C22C38/00GK1069288SQ92104298
公開日1993年2月24日 申請日期1992年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月17日
發(fā)明者弗里茨·博林, 安德烈斯·博特徹, 米歇爾·黑斯頓雷切, 迪特爾·布羅斯切 申請人:賽森鋼股份公司