一种改进的低温高磁感取向硅钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种改进的低温高磁感取向硅钢及其制备方法，该钢的原料成分按质量百分为：C：0.015～0.2％，Si：2.5～4.0％，Mn：0.01～1.0％，P：0.010％～0.055％；S:0.001～0.03％，Als：0.010～0.055％，N：0.0050～0.020％，Cu：0.01～0.40％，Sn：0.01～0.1％，Cr：0.015～0.40％，Ti：0.001～0.005％，Ni：0～0.07％，其余为Fe及不可避免的杂质元素成分。本发明专利技术在不增加设备的前提下，通过对钢种成分的设计和生产工艺控制，使钢中抑制剂形态发生变化，抑制剂更加细小弥散。相比传统高磁感取向硅钢的制造，可降低铸坯加热温度100～150℃，且最终成品磁性能稳定，其典型磁钢B8≥1.9T。≥1.9T。≥1.9T。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的低温高磁感取向硅钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种改进的高磁感取向硅钢的制备方法，尤其是低板坯加热温度下的含铜高磁感取向硅钢制备方法。

技术介绍

[0002]取向硅钢分为普通取向硅钢(即CGO钢)和高磁感取向硅钢(即Hi
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B钢)。目前，世界上主要的取向硅钢生产工艺有四种，分别是高温CGO、高温Hi
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B、低温CGO和低温Hi
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B。高温CGO钢(主要以MnS作为抑制剂)或Hi
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B钢(主要以AlN+MnS作为抑制剂)生产技术较为成熟，但热轧加热需要在1300～1400℃进行，这样导致在高温条件下设备容易损坏，故障较多，能耗高，产量低，生产成本高等不足，低温取向硅钢生产技术成为发展趋势。取向硅钢生产工艺中，Hi
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B钢的磁性能和应用性能明显优于CGO钢，因此Hi
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B钢也将逐步取代CGO钢。低温加热Hi
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B钢制造技术是最先进的技术，其核心技术是抑制剂的选择和后工序的渗氮，由于成本最低，性能好，产品的市场竞争力最强。
[0003]取向硅钢中加入铜，主要是用于通过二次冷轧法生产普通取向硅钢。为了降低铸坯加热温度，必须在抑制剂中排除MnS或弱化MnS的作用，而以AlN、Cu2S等取而代之。这是因为，AlN和Cu2S等固溶温度比MnS低，更适合实现低温加热。上世纪六十至七十年代末，采用AlN和Cu2S作为抑制剂的，且具有较低热轧工序板坯加热温度的CGO钢被开发出来以后，由于其采用的是含中间完全脱碳退火的两次冷轧法，即在对热轧板进行两次冷轧的中间过程，进行一次称之为中间退火的热处理，在中间退火时将钢板中的碳量降低到30ppm以下(称之为中间完全脱碳退火)，第二次冷轧到成品厚度后，直接涂氧化镁退火隔离剂或经低温回复退火后，涂氧化镁退火隔离剂进行高温退火及后续处理。采用二次冷轧法生产，成本较高。
[0004]Hi
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B钢利用低温板坯加热温度生产，主要是AlN为主抑制剂，后工序采用渗氮的工艺。目前典型的降低铸坯加热温度的工艺路径为：炼钢、精炼、连铸、板坯加热(1250℃以下)、热轧、常化，冷轧(至成品厚度)、脱碳退火后再渗氮处理、高温退火。高温退火升温过程中形成(A1,Si)N质点，在二次再结晶发生前阻碍初次晶粒长大。脱碳退火后初次晶粒的合适尺寸为18～30μm。该工艺可以将铸坯加热温度降低至1200℃以下，是目前取向硅钢工业生产中铸坯加热所采用的最低温度。此工艺生产的低温高磁感取向硅钢的工艺控制窗口狭窄，对炼钢成分，氧化层的控制，初次再结晶晶粒的大小，渗氮过程均匀化，高温退火升温速度气氛控制等都有严格的要求，其中任何一个环节出现偏差都会造成低温高磁感取向硅钢磁性的波动，从而严重影响整卷钢的判级结果。
[0005]也有含铜HiB钢，抑制剂是以AlN为主，CuSe为辅。(特开2002
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212635)以AlN为主抑制剂，以Cu
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Se为辅助抑制剂，Cu
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Se化合物固溶后洗出的速度非常快，成品良好的辅助抑制剂。精轧终轧温度为900～1100℃，卷取温度为500～600℃。成分为C：0.01～0.1％；Si：2.5～4.5％；Al：0.015～0.036％；N：0.003～0.008％；Cu：0.02～0.15％；Se：0.007～0.025％，其余为Fe和不可避免的夹杂。
[0006]具体而言，中国专利技术专利申请CN 109112283 A公开了一种
‘
低温高磁感取向硅钢的制备方法
’
，(申请号：CN 201810972584.7，申请日：2018.08.24)，该制备方法包括冶炼、铸造、热轧、卷取、酸洗、冷轧、脱碳退火、渗氮处理和涂层、高温退火、拉伸平整退火和涂布绝缘涂层工序；该申请明以AlN+Bi为主要抑制剂，P、Cu、Sn、Sb、Cr和As中的一种或几种且(P+Cu+Sn+Sb+Cr+As≤80％)作为辅助抑制剂，采用低温热轧和热轧板酸洗处理，经一次冷轧、脱碳渗氮、涂氧化镁隔离涂层、二次保温的高温退火、拉伸平整退火和涂布绝缘涂层；该技术方案的抑制剂以AlN为主并添加了Bi，需要的板坯热轧温度较高(1180～1230℃)，对应的板坯加热温度会更高，会增加生产的困难，同时加热过程能耗也大幅增加。
[0007]中国专利技术专利ZL201510845174.2公开了
‘
一种含铜低温高磁感取向硅钢的制备方法
’
，(申请日：2015
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11
‑
26，授权公告号：CN 105420597 B)，该专利技术的制备方法的原料成分中提高Als和N含量，以AlN和Sn为抑制剂；通过调整高温退火工艺，将升温段气氛由N2:H2＝1:3调整到1:1，该技术方案的抑制剂以AlN为主，Cu2S为辅，还有Sn，需要的板坯加热温度高，该技术采用两次冷轧，中间加脱碳退火的工艺，增加了工序后，工艺流程更长。

技术实现思路

[0008]基于上述现有技术的存在的问题和缺点，本专利技术的目的是提供一种改进的低温高磁感取向硅钢及其制备方法，钢的成分中确保Cu的含量，采用AlN和Cu2S为主抑制剂，结合一次冷轧，后工序渗氮，三次保温高温退火，实现低温(≤1250℃)高磁感取向硅钢的生产。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种改进的低温高磁感取向硅钢，该钢的原料成分按质量百分为：
[0011]C：0.015～0.2％，Si：2.5～4.0％，Mn：0.01～1.0％，P：0.010％～0.055％；S:0.001～0.03％，Als：0.010～0.055％，N：0.0050～0.020％，Cu：0.01～0.40％，Sn：0.01～0.1％，Cr：0.015～0.40％，Ti：0.001～0.005％，Ni：0～0.07％，其余为Fe及不可避免的杂质元素成分。
[0012]该钢采用冶炼
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连铸
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铸坯加热
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热轧
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卷取
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酸洗
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一次冷轧
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脱碳退火
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渗氮
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MgO涂层
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三次保温高温退火
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平整
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涂敷绝缘层步骤制备。
[0013]该钢在冶炼步骤原料成分按质量百分为：
[0014]C：0.01～0.1％，Si：2.9～3.6％，Mn：0.01～0.4％，P：0.01％～0.05％；S:0.001～0.03％，Als：0.02～0.05％，N：0.0060～0.0150％，Cu：0.1～0.30％，Sn：0.02～0.08％，Cr：0.015～0.30％，Ti：0.001～0.003％，Ni：0～0.07％，其余为Fe及不可避免的杂质元素成分。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进的低温高磁感取向硅钢，其特征在于，该钢的原料成分按质量百分为：C：0.015～0.2％，Si：2.5～4.0％，Mn：0.01～1.0％，P：0.010％～0.055％；S:0.001～0.03％，Als：0.010～0.055％，N：0.0050～0.020％，Cu：0.01～0.40％，Sn：0.01～0.1％，Cr：0.015～0.40％，Ti：0.001～0.005％，Ni：0～0.07％，其余为Fe及不可避免的杂质元素成分。2.根据权利要求1所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢采用冶炼
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连铸
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铸坯加热
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热轧
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卷取
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酸洗
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一次冷轧
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脱碳退火
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渗氮
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MgO涂层
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三次保温高温退火
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平整
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涂敷绝缘层步骤制备。3.根据权利要求2所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢在冶炼步骤原料成分按质量百分为：C：0.01～0.1％，Si：2.9～3.6％，Mn：0.01～0.4％，P：0.01％～0.05％；S:0.001～0.03％，Als：0.02～0.05％，N：0.0060～0.0150％，Cu：0.1～0.30％，Sn：0.02～0.08％，Cr：0.015～0.30％，Ti：0.001～0.003％，Ni：0～0.07％，其余为Fe及不可避免的杂质元素成分。4.根据权利要求3所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢的原料成分按质量百分为：含有Ni：0.005％～1.5％以及Cu：0.01～1.5％中的至少一种。5.根据权利要求3所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢的原料成分按质量百分进一步含有V：0～0.0050％。6.根据权利要求3所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢的原料成分中Mn/S的比例大于6，优选大于30，Als/N的比例为3～4。7.根据权利要求1所述的高磁感取向硅钢，其特征在于：该钢在成品状态的晶粒平均尺寸为10～50mm。8.如权利要求1所述的高磁感取向硅钢，其特征在于，该钢有主要抑制剂AlN，辅助抑制剂Cu2S和Sn，所述Sn为在晶界偏聚的辅助抑制剂，其中，Cu优选的范围为0.02～0.30％，Sn优选的范围为0.02～0.08％。9.如权利要求1所述的高磁感取向硅钢，其特征在于，该钢基体中Ni的质量百分含量为Cu和Sn的质量百分含量之和的0.1～1倍。10.如权利要求1所述的高磁感取向硅钢，其特征在于，该钢的成品磁感B8为1.90～1.95T，铁损为P
17/50
为0.6～1.2W/kg。11.一种如权利要求1所述的改进的低温高磁钢取向硅钢的制备方法，其特征在于：该方法包括冶炼
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连铸
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铸坯加热
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热轧
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卷取
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酸洗
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一次冷轧
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脱碳退火
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渗氮
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【专利技术属性】
技术研发人员：项利，肖尊湖，仇圣桃，汪净，乔家龙，田飞，郭飞虎，杨秀枝，刘磊，龙明建，
申请(专利权)人：湖南华菱涟源钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：