取向电磁钢板一次再结晶晶粒度的控制及其对磁性能的影响_王杰_.pdf

取向电磁钢板一次再结晶晶粒度的控制及其对磁性能的影响发明人：熊野知二，茂木尚，北河久和，石桥希瑞，黑木克郎申请人：新日本制铁株式会社专利号：特开平 摘要：取向电磁钢板板坯低温加热技术，是在脱碳退火后，采用渗方法形成抑制剂（，），尽管主要抑制剂在后天形成，但是前期热轧板常化退火析出的 也极为重要，该微细的 在一次再结晶退火中能使晶粒度适中，晶粒方位趋于一致。尽管热轧板 含量变动，选择适当的常化退火的一次冷却速度，就可以较好地调整一次再结晶晶粒度，从而获得高磁感取向电磁钢板。关键词：低温加热；二段式常化；渗 处理；高磁感取向电磁钢板板坯加热技术的进步用于制造变压器等电气产品的取向电磁钢板，要求其具有良好的励磁特性和低铁损，此外钢板表面还要生成良好的被膜。电磁钢板的板坯要含有能形成抑制剂的元素，例如 ，等元素，为了使抑制剂完全固溶，板坯加热温度要高达 ，之后要在冷轧之前的常化退火中使 ，微细析出。但是板坯高温加热会产生大量的铁鳞溶渣，降低了成材率，还会使加热炉修炉次数增加，不仅维护成本提高，而设备利用率大幅降低，吨钢能耗也大幅上升。于是人们开发了板坯低温加热技术，目前有许多专利公开了低温加热的方法和技术。板坯低温加热技术的开发及其关键点（）取 向 电 磁 钢 板 的 板 坯 加 热 温 度 在 以下；（）脱碳退火和一次再结晶金相组织中的晶粒分布和晶粒度（平均晶粒尺寸和分布）的均匀性；（）织构组织的调整和脱碳后抑制剂的形成（渗 处理）。其中，特别是脱碳退火后的晶粒组织和织构对成品的磁性能影响极大，例如特开平 号专利公报中报道了一次再结晶的晶粒直径应在 以上，晶粒直径的波动系数在 以下。影响该组织的因素有很多，例如冷轧之前钢板的组织和析出物尺寸及分布状态，冷轧后的退火温度等，其中析出物的尺寸、数量、分布状态对其影响最大，特别是 含量、含量影响最大。而该发明的宗旨是使 含量作用变小，稳定地生产出高磁感取向电磁钢板。解决问题的方法 钢中主要成分的作用）的质量分数为 ，与结合生成 ，在脱碳退火后的渗段，要形成（，）新的抑制剂，因此要有一定数量自由态的。）的质量分数应在 以下，过多会产生“泡疤”缺陷，的作用是在常化退火时与 生成 ，成为抑制剂，对一次再结晶晶粒度影响很大。）和 复合添加，能改善脱碳退火的织构，使二次再结晶晶粒小径化。可改善被膜质量。热轧板常化退火时的作用如何降低 含量的影响，主要工序是热轧板常化和脱碳退火，其中脱碳退火的脱碳能力和氧化膜的生成（为今后镁橄榄石被膜形成打下基础）均要良好。从这一观点看，希望退火温度稳定。此外热轧板常化退火时，因 含量波动所生成的析出物存在不同的分散状态，如何使这些分散状态对磁性能影响变小，使一次再结晶获得适宜晶粒尺寸的条件得到保证。从这一观点出发，该发明者对冷轧前的钢板采用高温低温的两段式常化退火方式。如果钢中 含量变动很大的时候也很难应 年月第卷 第期电工钢 对，于是该发明者对一次再结晶晶粒长大、热轧板的常化退火条件、含量三者之间的关系加以详细的调查和研究，按 含量来调整热轧板常化退火的冷却速度，再选择适宜的脱碳退火温度，使一次再结晶晶粒度更适宜。试验由转炉或电炉炼钢，真空脱气处理，连铸后切割成板坯，板坯加热后热轧。该发明工艺中，板坯加热温度为 以下，加热能耗低，但钢中的 没有完全固溶，处于不完全固溶状态，板坯被轧制成指定厚度的热轧板。该发明以常化退火相近似的试验加以说明。板 坯 的 化 学 成 分（以 质 量 分 数 计）：；：；：；：；：；：；：；以此作为基本成分，含量的变动如表所示；其余为 和不可避免的不纯物。每块铸块经 温度加热后，热轧至 的热轧板。表试验钢的的质量分数铸块号（）上述热轧板常化退火的第一段加热制度为 ，并分别按表的平均冷却速度冷却到 （共种冷却条件），然后冷轧到 最终板厚，经脱脂后脱碳退火，脱碳退火的温度按通常使用下限温度 和上限温度 两种温度制度进行，保护气氛为 ，为。表试验钢的平均冷却速度铸块号平均冷却速度（）接着是渗 处理，在 气氛中添加微量的 气，经 处理后，钢板中的 含量调整到 ，然后涂布以 和 为主剂的退火隔离涂层，干燥后经 的高温退火，其结果如图和图所示，图的脱碳退火温度为 ，图的脱碳退火温度为 。从中可知，值在下列范围内将得到高磁感取向电磁钢板：（）（）式中，为常化退火从第一段温度冷却到 时的平均冷却速度，。图脱碳退火 时常化退火冷却速度与磁性能的关系图脱碳退火温度 时常化退火冷却速度 与磁性能的关系此外，上述试验中脱碳退火温度为 时，钢板退火后用图像处理装置测定出晶粒的平均直径。当热轧板 的质量分数分别为 ，其 含量、热轧板常化退火第一段冷却速度及一次再结晶平均晶粒直径电工钢第卷（）三者之间的关系，如图所示。从中可知，即使 含量相同，也会因常化的冷却速度不同，而使一次再结晶平均晶粒度也不相同。图脱碳温度为 时、热轧板 含量热轧板常化第一段冷却速度、一次再结晶粒径大小三者之间的关系冷却速度越快，晶粒就越小，其原因是冷却速度快，抑制了 的析出，被抑制部分将在脱碳退火时析出，也就抑制了一次再结晶晶粒的长大。如果 含量过多，会使晶粒变小，这是因为热轧板常化退火时，析出量增加了，那么在这种情况下应减缓冷却速度，从而减少固溶。在图中标出了获得高磁感取向电磁钢板的范围，在该范围内一次再结晶晶粒度适中，晶粒方位就会趋于一致。尽管热轧板 含量变动，选择适当的冷却速度，就可以较好地调整一次再结晶晶粒度而获得高磁感取向电磁钢板。这是该发明主要特征之一。热轧板常化温度为 ，如果低于 ，热轧板的再结晶率很低，脱碳退火后难于获得适宜的织构组织；超过 ，会使 固溶量增加，影响一次再结晶的组织。此外，常化退火第二段的均热时间在 内为好，超过 也不会有特别的效果。从均热 冷却到室温的冷却速度也很重要，要确保有一定淬火相和固溶，其冷却速度为 以上，冷轧压下率应在 以上，才能得到较高的磁感 ，脱碳退火除了脱碳外，还要调整一次再结晶晶粒，此外要在钢板表面生成氧化层，为之后形成镁橄榄石被膜打下基础。脱碳退火的适宜温度为 ，气氛为湿的氢氮保护气体，接着是渗 处理，通常是脱碳退火的钢带连续地通过 的炉段，在特定的保护气氛（，）内完成，之后是涂布以 和 为主剂的退火隔离涂层，干燥后进行 以上温度的高温退火。实施例 实施例钢中化学成分（质量分数）：；：；：；：；：；：；：；：；的质量 分 数 变动 为 ，；其余为 和不可避免的不纯物。每块铸块经 温度加热后，热轧至 的热轧板。上述热轧板常化退火工艺分别按表所示。表实施例的热轧板常化退火工艺工艺常化第一段退火温度至 的平均冷却速度（）从 冷却到室温的冷却速度（）（）（均热）（）（均热）（）（均热）酸洗后冷轧到 最终板厚，经脱脂后脱碳退火，脱碳退火的温度按 ，保护气氛为湿氢氮气氛，为，接着渗 处理，时间为 ，气氛为干的氢氮混合气体并添加氨气，渗 后钢板的 在 。然后涂布以 和 为主剂的退火隔离涂层，干燥后进行 的高温退火。最终磁性能如表所示，表中标有下划线的是该发明的结果。实施例钢中化学成分（质量分数）：；：；：；：；：；第期电工钢：；：；：；：；：；其余为 和不可避免的不纯物。每块铸块经 温度加热后，热轧至 的热轧板。表实施例的产品最终磁性能工艺不同（）的最终产品磁感值 （）（）（）上述热轧板常化退火工艺分别按照以下方式进行：酸洗后冷轧到 最终板厚，经脱脂后脱碳退火，脱碳退火的工艺按 ，保护气氛为湿氢氮气氛，为 执行，接着渗处理，时间为 ，气氛为干的氢氮混合气体并添加氨气，渗后钢板的 的质量分数在 。然后涂布以 和 为主剂的退火隔离涂层，干燥后进行 的高温退火。然后涂布以磷酸铝为主要成分的张力涂层，最终磁性能如表所示。表实施例的最终产品磁性能工艺 （）（）（）要点归纳）取向电磁钢板板坯低温加热技术，是在脱碳退火后，采用渗 方法形成抑制剂（，），尽管主要抑制剂在后天形成，但是前期热轧板常化退火析出的 也极为重要，该微细的 在一次再结晶退火中能使晶粒度适中，晶粒方位趋于一致。尽管热轧板 含量变动，选择适当的常化退火的一次冷却速度，就可以较好地调整一次再结晶晶粒度，从而获得高磁感取向电磁钢板。这是该发明主要特征之一。）一次再结晶晶粒度应控制在 ，变动系数很小，除了与常化退火有关外，在脱碳退火中除了脱碳外，还要调整一次再结晶晶粒度，以及在钢板表面生成氧化层，为之后形成镁橄榄石被膜打下基础。）热轧板常化退火时从均热 冷却到室温的二次冷却速度也很重要，要确保有一定淬火相和固溶，其冷却速度为 以上，冷轧压下率应在 以上，才能得到较高的磁感 。（摘译：王杰，潘妮）电工钢第卷