專利名稱：由薄板坯生產(chǎn)晶粒取向電工鋼帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由薄板坯生產(chǎn)晶粒取向的電工鋼帶的方法，更確切而言，是涉及一種能夠簡(jiǎn)化晶粒取向電工鋼的生產(chǎn)，且又能獲得穩(wěn)定且品質(zhì)優(yōu)異的產(chǎn)品的方法。
本領(lǐng)域的現(xiàn)狀晶粒取向電工硅鋼薄板一般分為兩種主要類型，它們的不同之處實(shí)質(zhì)上在于在800As/m的磁場(chǎng)作用下測(cè)得的相應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，此感應(yīng)值被稱作B800值；傳統(tǒng)的晶粒取向產(chǎn)品的B800低于約1890mT，而高導(dǎo)磁率的產(chǎn)品的B800高于1900mT。如考慮鐵芯損耗值則可進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，鐵損值用給定磁感應(yīng)強(qiáng)度和頻率條件下的W/kg表示。
所述產(chǎn)品基本上都有著同樣的應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于變壓器鐵芯的生產(chǎn)。在那些其高導(dǎo)磁率和低鐵損的優(yōu)勢(shì)能夠補(bǔ)償與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比的高成本的場(chǎng)合，高磁導(dǎo)率晶粒取向鋼獲得應(yīng)用。
在電工鋼帶的生產(chǎn)中，所述的晶粒取向通過(guò)利用細(xì)小析出的第二相獲得，在生產(chǎn)的最后階段之一的二次再結(jié)晶過(guò)程中，所述第二相在一定溫度以下阻礙鐵(體心立方)的晶?；蚓w的長(zhǎng)大。超過(guò)這一溫度范圍，依據(jù)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，有著一棱邊與軋制方向平行和一對(duì)角平面與帶材的表面平行(戈斯組織)的晶體就選擇性地生長(zhǎng)。
所述的第二相，即在凝固的鋼基體內(nèi)的非金屬析出物，被用來(lái)阻止晶粒的長(zhǎng)大，其類型，對(duì)于傳統(tǒng)的晶粒取向鋼而言，主要是硫化物和/或硒化物，尤其是錳的硫化物和/或硒化物，對(duì)于高導(dǎo)磁率的晶粒取向鋼而言，則是氮化物，尤其是含鋁的氮化物。
晶粒取向電工鋼生產(chǎn)方法的固有復(fù)雜性歸因于下述事實(shí)，即所述的第二相在連鑄板坯以相對(duì)慢的速度冷卻時(shí)，會(huì)以粗大的形式析出，這對(duì)于獲得所要求的效果是不合適，因此必須加以溶解并使其以適當(dāng)形式重新析出，具有適當(dāng)形式的第二相必須保留直到在最后的二次再結(jié)晶階段中，獲得了有著所要求的尺寸和取向的晶粒的時(shí)刻。
由上，可能會(huì)產(chǎn)生下面的想法，即連鑄過(guò)程中更快的冷卻速度應(yīng)該能改善板坯中夾雜物的狀態(tài)，從而使得在板坯軋制成為鋼帶的過(guò)程中各階段的控制變得不那么復(fù)雜。然而，已發(fā)現(xiàn)，薄板坯的連鑄盡管有著比傳統(tǒng)的連鑄高得多的冷卻速度，但其本身并不足以獲得所必需的品質(zhì)。
長(zhǎng)期以來(lái)，本申請(qǐng)人一直在研究利用薄板坯或鋼帶連鑄技術(shù)的可能性，至今，這種技術(shù)基本上不僅用于碳鋼，也用于更復(fù)雜的材料如電工硅鋼上。在這一領(lǐng)域，不僅對(duì)于傳統(tǒng)的晶粒取向鋼而且對(duì)于高磁性能的晶粒取向鋼，均獲得了非常重要的結(jié)果。
本發(fā)明的描述本發(fā)明的目的是改進(jìn)傳統(tǒng)的晶粒取向電工鋼的生產(chǎn)，以一種創(chuàng)新的方式利用薄鋼板坯連鑄技術(shù)并對(duì)形變過(guò)程作特定改進(jìn)。
尤其是，所采用的連鑄方法應(yīng)能獲得特定的等軸與柱狀晶粒之比，以及特定的等軸晶粒尺寸和尺寸受到限制的析出相。
本發(fā)明涉及一種上述歸于傳統(tǒng)類型的硅鋼帶的生產(chǎn)方法，該方法中，硅鋼的生產(chǎn)包括連鑄、高溫退火、熱軋、單步或帶有中間退火的多步冷軋，對(duì)如此獲得的冷軋鋼帶進(jìn)行退火以實(shí)現(xiàn)一次退火和脫碳，再對(duì)所述鋼帶用退火隔離劑加以涂覆并裝箱退火，以進(jìn)行最終的二次再結(jié)晶處理，所述方法的特征在于其為如下各步驟的有機(jī)結(jié)合(ⅰ)．連鑄一種具有如下組成的薄板坯2-5.5wt％Si,0.05-0.4wt％Mn,＜250ppm(S+5.04Se),30-130ppmN,0.05-0.35wt％Cu,15-300ppmC,200-400ppmAl，余者為鐵和少量的雜質(zhì)，其厚度為40-70mm，優(yōu)選50-60mm之間，澆注速度為3-5m/min，澆注時(shí)鋼的過(guò)熱小于30℃，優(yōu)選小于20℃，對(duì)這樣的冷卻速度可使板坯完全凝固時(shí)間為30-100秒，優(yōu)選為30-60秒，結(jié)晶器振動(dòng)的振幅為1-10mm，振動(dòng)頻率為200-400周/分；(ⅱ)．對(duì)如此獲得的板坯進(jìn)行均勻化處理并熱軋，之后，應(yīng)至少在所獲得的鋼帶離開最后的軋臺(tái)5秒鐘后再使鋼帶冷卻；
(ⅲ)直接將所述鋼帶送去冷軋，省去了通常的退火階段；(ⅳ)對(duì)鋼帶進(jìn)行單步或如有必要，進(jìn)行帶有中間退火的多步冷軋最后階段的壓縮比至少為80％，而且，進(jìn)行最后階段的軋制時(shí)，至少兩個(gè)軋制道次的軋制溫度保持在至少200℃；(ⅴ)．對(duì)所述的冷軋鋼帶進(jìn)行連續(xù)退火，總的時(shí)間為100-350S，溫度為850-1050℃，退火氣氛為濕的氮/氫氣氛，其中的pH2O/PH2為0.3-0.7；(ⅵ)．用退火隔離劑對(duì)所述鋼帶加以涂敷，卷取鋼帶并對(duì)其裝箱退火，在加熱過(guò)程中其退火氣氛的組成如下900℃以下時(shí)為混有至少30％VOL(體積)氮的氫氣，1100-1200℃以下時(shí)為混有至少40％VOL(體積)氮的氫氣，然后，鋼卷材在該溫度下在純氫氣氛中保持。
熱軋時(shí)，所述板坯軋制的初始溫度為1000-1200℃，終軋溫度為850-1050℃。
所述鋼的組成與傳統(tǒng)鋼的不同之處在于所述鋼有望獲得非常低的、介于15-100ppm間的碳含量。
銅的含量也可達(dá)800-2000ppm。
連鑄期間，連鑄參量的選擇應(yīng)使等軸晶與柱狀晶之比為35-75％，等軸晶粒的尺寸小于1.5mm，第二相的平均尺寸不大于0.06μm。
這樣的中間產(chǎn)品對(duì)于所述方法余下部分的順利實(shí)施以及對(duì)于最終產(chǎn)品的品質(zhì)而言都是至關(guān)重要的。
如果在脫碳退火期間，溫度保持在950℃以下，可對(duì)隨后的裝箱退火的氣氛中的氮含量加以控制，以使擴(kuò)散至鋼帶中的氮量小于50ppm。
這種氮的吸收在脫碳退火后，在連續(xù)作業(yè)爐中也可以獲得，即將鋼帶在一種如含最高達(dá)10％VOL(體積)的NH3的滲氮?dú)夥罩?，?00-1050℃之間，優(yōu)選在1000℃以上保持。在這種情況下，必須存在水蒸汽，其量介于0.5-100g/m3之間。
所述方法的上述步驟可以說(shuō)明如下。
板坯形成后的鋼的處理以及由這些處理所能得到的結(jié)果強(qiáng)烈依賴于鋼的凝固方式、所限定的鋼中晶粒的類型和尺寸，以及非金屬析出物的分布和尺寸。例如，非常低的冷卻速度會(huì)加強(qiáng)某些元素的偏析，這些元素在熔融的鐵中比在凝固的鐵中有著更高的溶解度，從而建立了這些元素的濃度梯度，而且促進(jìn)粗大且分布不理想的非金屬析出物的形成，從而對(duì)電工鋼板的最后性能產(chǎn)生有害影響。
對(duì)所述薄板坯的連鑄條件加以選擇，以獲得比傳統(tǒng)連鑄(板坯厚度約200-250mm)所得到的數(shù)目(通常約25％)還要高的等軸晶粒，以及獲得尤其有利于形成高品質(zhì)最終產(chǎn)品的晶體尺寸和細(xì)小的析出物分布。尤其是，高的鋁含量，析出物的細(xì)小尺寸和在最高達(dá)1300℃的溫度下所述薄板坯的退火能夠在已熱軋的鋼帶中獲得易于在某種程度上能控制晶粒尺寸的氮化鋁析出物。
同樣地，必須考慮利用非常低的含碳量，優(yōu)選利用比形成γ相所需碳量還要低的含碳量的可能性，以限制鋁的氮化物的溶解，鋁的氮化物在α相中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其在γ相中的溶解度。
在板坯形成之后，已證實(shí)的相對(duì)細(xì)小的鋁的氮化物析出相的存在能夠使隨后的若干熱處理過(guò)程的重要性被降低，也允許提高脫碳溫度而又不存在晶粒長(zhǎng)大失控的危險(xiǎn)；也有可能在隨后的一個(gè)步驟中實(shí)現(xiàn)氮的高溫吸收，從而使氮更好地?cái)U(kuò)散至鋼帶內(nèi)部，以及恰好在這一步驟中進(jìn)一步形成鋁的氮化物。
給定量的鋁的氮化物的形成可增強(qiáng)其對(duì)晶粒長(zhǎng)大的阻礙作用，結(jié)果，提高了最終產(chǎn)品的品質(zhì)，從而使這類產(chǎn)品肯定能達(dá)到更高的品質(zhì)水平。
附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在在下面附圖中，以一種嚴(yán)格示例性且非限制性方式對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行描述，其中

圖1是由根據(jù)未添加氨的實(shí)施例2獲得的B800值的曲線圖；圖2是由根據(jù)添加3％VOL(體積)的氨的實(shí)施例2獲得的B800值的曲線圖；圖3是由根據(jù)添加10％VOL(體積)氨的實(shí)施例2獲得的B800值的曲線圖。
現(xiàn)在，將采用若干實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，然而，這些實(shí)施例僅僅作為說(shuō)明實(shí)例，并不會(huì)對(duì)本發(fā)明本身的應(yīng)用的各種可能及范圍造成限制。
實(shí)施例1生產(chǎn)出一些鋼，它們的組成示于表1中表1類型Si％Cppm Mn％Cu％SppmAlsppm NppmA 3.1520 0.100.1780 30040B 3.20100 0.130.1870 26090C 3.20250 0.090.1060 32080D 3.15120 0.100.1570 28080將A、B和C三種類型的鋼連鑄成50mm厚的薄板坯，其澆注速度為4.8米/分，凝固時(shí)間為60秒，過(guò)熱溫度是32℃，結(jié)晶器振動(dòng)頻率為260周/分，振動(dòng)振幅為3mm，所得到的等軸與柱狀晶粒之比為59％，等軸晶粒的平均尺寸為1.05mm，析出物(第二相)的平均尺寸為0.04μm。
鋼D被連鑄成240mm厚，所得到的等軸與柱狀晶粒之比為23％。
上述所有的板坯都在1230℃均勻化處理20分鐘并進(jìn)行熱軋，而未采用預(yù)軋制，熱軋的最終厚度為2.1mm；一些鋼帶在離開最后的軋臺(tái)后立即冷卻，而對(duì)于其它所有的鋼帶，冷卻則是在鋼帶離開最后的軋臺(tái)后7秒時(shí)才開始的。所有熱軋鋼帶均未進(jìn)行退火處理。
然后，所述的鋼帶經(jīng)5個(gè)軋制道次，被單步冷軋至最終厚度為0.29mm，其中在第三和第四個(gè)道次時(shí)的軋制溫度為210℃。
根據(jù)如下制度對(duì)所述冷軋鋼帶進(jìn)行連續(xù)退火在PH2O/PH2為0.50的一種濕氣氛中，于870℃脫碳處理60秒，再于PH2O/PH2為0.03的氫-氮(75∶25)的氣氛中，在900℃進(jìn)行第二次退火10秒。
然后將所述鋼帶用傳統(tǒng)的MgO基退火隔離劑加以涂覆，依據(jù)下面的制度進(jìn)行裝箱退火快速加熱到650℃，在此溫度停留10小時(shí)，在H2-N2(70∶30)的氣氛中以30℃/小時(shí)的速度加熱至120℃，在氫氣氛中，于此溫度保溫20小時(shí)。
經(jīng)過(guò)通常的最終處理后，對(duì)磁性能進(jìn)行測(cè)試，并于表2中示出
表2類型 根據(jù)本發(fā)明的延遲冷卻 立即冷卻B800(mT) P17(w/kg) B800(mT) P17(w/kg)A 1880 1.091870 1.16B 1850 1.231830 1.37C 1890 1.031870 1.19D 1520 2.351530 2.48實(shí)施例2組成如表3所示的鋼連鑄成薄板坯并被軋制成0.29mm厚的冷軋鋼帶，如同實(shí)施例1那樣。
表3Si％Cppm Mn％ Cu％ Sppm Alsppm Nppm3.1050 0.08 0.10 100 320 75依據(jù)不同的循環(huán)，連續(xù)退火處理了三種鋼帶在PH2O/PH2為0.45的H2-N2(75∶25)氣氛中，于T1℃溫度下脫碳處理；在含X％NH3和PH2O/PH2為0.03的H2-N2(75∶25)的氣氛中，于T2℃溫度下加熱。
如此所獲得的鋼帶，利用了三個(gè)不同的X值，按照實(shí)施例1那樣的方式被裝箱退火處理。
對(duì)于每一個(gè)X值而言，所使用的T1和T2值均是不同的；所述鋼帶按照實(shí)施例1那樣進(jìn)行了精軋并對(duì)所獲得的磁性能作了測(cè)量；結(jié)果示于附圖的圖表上，由圖可以看出，在連續(xù)作業(yè)爐終端處引入氨有可能會(huì)明顯拓寬T1和T2的溫度范圍，同時(shí)，有可能獲得更好的產(chǎn)品，降低了溫度控制的關(guān)鍵性作用而鋼帶品質(zhì)的穩(wěn)定性得以改善。
權(quán)利要求
1．生產(chǎn)硅鋼帶的方法，其中硅鋼的生產(chǎn)過(guò)程為連鑄、高溫退火、熱軋、單步或帶有中間退火的多步冷軋，對(duì)如此獲得的冷軋鋼帶進(jìn)行退火以完成一次退火和脫碳，再用退火隔離劑對(duì)鋼帶加以涂覆并進(jìn)行最終二次再結(jié)晶處理所需的裝箱退火，所述方法的特征在于其為下述各步驟的有機(jī)結(jié)合(ⅰ)連鑄具有下述組成的薄板坯2-5.5wt％Si,0.05-0.4wt％Mn,＜250ppm S+5.04Se,30-130ppm N,0.05-0.35wt％Cu,15-300ppm C,200-400ppm Al，余者為鐵和少量的雜質(zhì)，所述薄板坯厚度為40-70mm，優(yōu)選50-60mm，澆注速度為3-5米/分，澆注時(shí)鋼的過(guò)熱小于30℃，優(yōu)選小于20℃，調(diào)整冷卻速度以使完全凝固時(shí)間為30-100秒，優(yōu)選為30-60秒，結(jié)晶器振動(dòng)的振幅為1-10mm，振動(dòng)頻率為200-400周/分；(ⅱ)對(duì)如此獲得的板坯均勻化處理并熱軋，之后，至少在鋼帶離開最后的軋臺(tái)后5秒時(shí)鋼帶才開始冷卻；(ⅲ)將所述鋼帶直接送去冷軋，而無(wú)需通常的退火步驟；(ⅳ)對(duì)鋼帶進(jìn)行單步或如有必要進(jìn)行帶有中間退火的多步冷軋，其最后階段的壓縮比至少為80％；(ⅴ)對(duì)所述的冷軋鋼帶進(jìn)行連續(xù)退火，總的時(shí)間為100-350秒，溫度為850-1050℃，退火氣氛為PH2O/PH2介于0.3-0.7間的濕氮/氫氣氛；(ⅵ)用退火隔離劑涂敷所述鋼帶，將其卷取并在一種加熱期間有著下述組成的氣氛中將鋼卷材加以裝箱退火900℃以下為混有至少30％VOL(體積)氮的氫氣，1100-1200℃以下為混有至少40％VOL(體積)氮的氫氣，于純氫氣氛中在該溫度下保溫。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在熱軋期間，對(duì)所述板坯軋制的初始溫度為1000-1200℃，終軋溫度為850-1050℃。
3．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述鋼的碳含量為15-100ppm。
4．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述鋼的銅含量為800-2000ppm。
5．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中對(duì)連鑄參量加以選擇，以使等軸與柱狀晶粒之比為35-75％。
6．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中等軸與柱狀晶粒之比高于50％。
7．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中等軸晶粒尺寸小于1.5mm。
8．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中第二相的平均尺寸小于0.06μm。
9．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在脫碳退火期間，溫度應(yīng)保持在950℃以下，對(duì)隨后的裝箱退火氣氛中的氮含量加以控制，以使擴(kuò)散至鋼帶中的氮量低于50ppm。
10．根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中，在脫碳退火之后，于一種滲氮?dú)夥罩校?00-1050℃間，對(duì)所述鋼帶進(jìn)行連續(xù)處理。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中的滲氮?dú)夥蘸凶疃酁?0％VOL.(體積)的NH3,0.5-100g/m3的水蒸汽。
12．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在最后的冷軋階段，在至少兩個(gè)軋制道次中的溫度保持在至少200℃。
全文摘要
在晶粒取向電工鋼板的生產(chǎn)中,對(duì)薄板坯連鑄條件加以控制以便能夠獲得有利的凝固組織和析出物。所述鋼中初始碳含量低于300ppm,酸溶鋁的初始含量比所述類型的鋼正常使用的量高。在所述方法的最后幾個(gè)步驟中,對(duì)所述退火鋼板進(jìn)行滲氮,以使有限量的氮進(jìn)入鋼板中。這就進(jìn)而消除了對(duì)控制晶粒尺寸過(guò)程的嚴(yán)格要求,并且能夠獲得品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B22D11/00GK1231703SQ97198271
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1997年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月5日
發(fā)明者S·佛爾圖納蒂, S·西卡利, G·阿布魯澤瑟 申請(qǐng)人:阿奇亞斯佩絲阿里特爾尼公司