一种强高斯织构占有率高磁感取向电工钢带的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强高斯织构占有率高磁感取向的电工钢带及其制备方法。该方法包括：冶炼、精炼、连铸；1150℃～1260℃低温热轧，终轧厚度为2.3～1.2mm；快速加热常化，加热速度≥320℃/min；冷轧（时效），冷轧压下率85%～93%，每次冷轧后于100～350℃温度范围内保温1～3min；低温渗氮，NH3气氛下渗氮温度为550℃～780℃；快速加热脱碳，加热速度≥400℃/min；涂覆隔离剂；高温退火；涂覆绝缘涂层并在3～15MPa应力下平整拉伸退火。本发明专利技术制得的0.20mm厚电工钢带，具有{110}<001>高斯织构极强、磁通密度高、铁损低等优点，且本发明专利技术应用到输配电变压器铁心中，在保证变压器容量不变的同时，能显著提高变压器的安全裕度，同时可降低取向电工材料的用量。

【技术实现步骤摘要】
【
】本专利技术涉及一种金属加工方法，具体讲涉及。【
技术介绍
】电力变压器是电力系统发电及输、配电的主要设备，对电网的安全、高效运行发挥着巨大作用。高磁感取向电工钢制的铁心核心部件后，直接关系到大型电力变压器、乃至整个电网的安全性和节能性。一方面，取向电工钢的铁心损耗越低、磁感应强度越高，变压器的安全裕度越大，其抵抗直流偏磁、高次谐波等异常工况的能力越强，无疑为变压器的安全性提供保障；另一方面，变压器容量不变时，选用更高磁感应强度的取向电工钢制造，设计Bm提高，铁心断面可缩小，从而可降低变压器的体积和电工钢材料的用量。因此，需要开发一种更高磁感应强度的取向电工钢以满足电网直流超高压线路和特高压输电工程对大型电力变压器用取向电工钢的发展需求。{110}〈001〉高斯晶粒的取向度不仅直接决定了取向电工钢的磁感应强度，而且通过提高高斯晶粒的取向度可在降低磁滞损失的同时减少钢片表面的闭合磁畴，从而进一步降低铁损。通常，高磁感取向电工钢的磁感B8=l.88~1.93T，而含3%Si钢的饱和磁感应强度Bs约为2.03T,因此，从理论上讲，磁感也就是高斯晶粒的取向度还存在可以进一步提高的空间。为提高晶粒取向度，选用诸如AIN、BN、Cu2S, MnS, Sn等对初次再结晶晶粒长大具有高抑制能力的抑制剂将起关键作用。本专利技术人经长期跟踪观察、研究变压器铁心服役性能结果表明，采用一些硅钢片制成的变压器铁心损耗大于采用同等规格牌号的另一些硅钢片，而且硅钢片变压器的噪声更大，特别当电网中遇到高次谐波、直流偏磁等复杂工况时这种差距更加明显。究其原因，对取向硅钢性能要求一般主要是铁损和磁感这两项指标，而对于硅钢片中高斯织构的强度、晶粒均匀性、磁性能均匀性、绝缘涂层特性等指标均未作细致要求。这种情况下，尽管有些硅钢片的铁损和磁感值与国外同等规格牌号的硅钢片相当，符合国标要求，但这些材料在高斯织构强度、磁性能均匀性、涂层特性等这些电网复杂工况条件下体现的重要指标上却不能满足使用要求。因此，本专利技术在评价最终产品性能时，除了检测一般所要求的铁损和磁感值外，还检测了高斯织构强度这一重要指标。目前，目前全世界仅有约16家企业可以批量生产取向电工钢，分别是:日本新日铁和JFE、韩国浦项、美国AK和Al I eghenyLudlum、俄罗斯新利佩茨克(NLMK )、德国及在法国的蒂森克虏伯、英国Cog entPower、巴西Acestita、波兰Stalprodukt S.A.、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S.、中国武钢、宝钢等。高端取向电工钢产品仍集中分布在日本、韩国和德国。就取向电工钢的生产工艺来说，主要有高温加热生产普通取向电工钢工艺、高温加热生产高磁感取向电工钢工艺、低温加热生产普通取向电工钢工艺和低温加热生产高磁感取向电工钢工艺四类。高磁感取向电工钢在大型电力变压器上的大量应用促使电工钢片生产工艺不断优化升级，但磁感应强度在现有基础上每提高0.01T，其技术难度都将成倍提升。然而更高磁感强度意味着变压器的安全裕度越高，同时可降低变压器体积和电工钢材料的用量，因此，开发强高斯织构占有率高磁感取向电工钢，对高压、特高压电网的安全稳定运行以及节能经济性具有重大意义。申请号为200810222010.4的专利技术专利申请公开了一种低温取向电工钢的生产方法。质量百分比计，其铸坯中各组分含量为:0.005-0.08%C, 2.5-6.5%Si,0.015-0.04%Als,0.001-0.4%Μη，0.01-1.0%Cu，S ≤ 0.03%，P ≤ 0.02%, 0.003-0.010%N，其余为 Fe 及不可避免的夹杂物。其工艺为铸坯在1050~1100°C加热，在脱碳退火后进行渗氮处理，渗氮温度为850~1000°C，渗氮时间为20~100s，渗氮炉内气氛为NH3、H2和N2的混合气体，按体积百分比计，其中NH3含量为I~15%此专利申请中所得的电工钢铁损均比较大，且并未提及高斯织构强度是否有所提高。【
技术实现思路
】 本专利技术提出一种强高斯织构占有率高磁感取向的电工钢带及其制备方法，制备出的电工钢带的厚度为0.20mm，高斯织构强度值达90~200，磁通密度B8 ^ 1.91T，铁芯损耗Pl.7/50 ( 0.95ff/Kg0本专利技术采用以下技术方案:1、冶炼、精炼、连铸，制备得到化学成分达标的铸坯。化学成分按质量百分比为:S1: 1.3 ~4.6% ；C:0.003 ~0.09% ；Mn:0.04 ~0.5% ；B1:0.002 ~0.009% ；sol-Al:0.008 ~0.05% ；Cu: ( 0.3% ；Sn: < 0.05% ；Ti: < 0.006% ；N:0.002 ~0.03% ；S:0.001 ~0.01% ；P:0.001~0.008% ;余量为铁和不可避免的杂质。2、热轧、卷曲。铸坯在1150°C~1260°C之间保温I~2h，先粗轧、再精轧成厚度为2.3~1.2mm的热轧钢带，热轧最后一道次精轧后立即喷水冷却至卷曲温度，热轧钢带的冷却速度≥800C /s，热轧钢带的卷曲温度控制在500~700°C。3、常化、酸洗。采用常化工序对所获得的热轧钢带进行处理，常化温度为900°C~1150°C，保温时间为I~3min ;常化后快速冷却至50°C以下。升温至常化温度的过程中，升温速度≥320℃/min，常化后快速冷却过程中，冷却速度介于80°C /s至200°C /s之间。同时完成钢带酸洗。4、冷轧(时效)。采用一次冷轧法将钢带轧制成厚度为0.20_厚的钢带，冷轧压下率为85%~93%。各道次冷轧工序之间辅以时效处理，时效温度为100~350°C，时效时间为I~3min。5、渗氮。在NH3气氛中对冷轧钢带进行连续渗氮退火处理，渗氮温度为550°C~780°C，渗氮时间为5~100s，渗氮过程中通入氨气和一定量的氮气，其中氮气占总体积的10~30%。渗氮后控制冷轧钢带中氮的最佳含量为80~300ppm。6、脱碳。在N2-H2气氛中对所获得的冷轧带进行脱碳退火，脱碳时快速加热至750~880°C，加热速度≥4000C /min，退火时间为30~600s，露点温度为8_15°C。7、涂隔离剂并烘干。对经过渗氮和脱碳处理后的钢带均匀涂覆MgO隔离剂，在干燥炉中烘干。8、高温退火。将冷轧钢带在N2和H2混合气氛中进行高温退火，退火过程中，先以5~25。。/min的升温速度升至700~1000°C，保护气氛中N2和H2的比例控制在1:1~4:1;超过1000°C后，继续以3~5°C /min的升温速度加热至1150~1220°C，并在该温度下保温5~25h，以3~10°C /min的速度冷却至500°C以下。9、平整拉伸退火，制成产品。在冷轧钢带表面涂覆一般绝缘涂层后，在650~900°C之间进行平整拉伸退火，退火过程中施加大小为3~15Mpa的拉应力，最后按常规工艺冷却，即生产出强高斯织构占有率高磁感取向电工钢带。本专利技术的制备工艺特点在于:冶炼过程中严格控制S1、C、Al、Cu、Sn、Mo、Mn、N、P、S、Bi等合金元素的含量在设定范围内，不仅利于热轧及冷轧过程中组织均匀，还能保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强高斯织构占有率高磁感取向电工钢带，其特征在于所述取向电工钢带的铸坯，其化学成分按质量百分比为：Si：1.3～4.6%；C：0.003～0.09%；Mn：0.04～0.5%；Bi：0.002～0.009%；sol‑Al：0.008～0.05%；Cu：≤0.3%；Sn：＜0.05%；Ti：＜0.006%；N：0.002～0.03%；S：0.001～0.01%；P：0.001～0.008%；余量为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种强高斯织构占有率高磁感取向电工钢带，其特征在于所述取向电工钢带的铸坯，其化学成分按质量百分比为:s1:1.3~4.6% ；C:0.003~0.09% ；Mn:0.04~0.5% ；Bi:0.002 ~0.009% ；sol-Al:0.008 ~0.05% ；Cu: ( 0.3% ；Sn: < 0.05% ；Ti: < 0.006% ；N:0.002~0.03% ；S:0.001~0.01% ；P:0.001~0.008% ;余量为铁和不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述强高斯织构占有率高磁感取向电工钢带的制备方法，包括如下步骤: a)冶炼、精炼、连铸，得到化学成分如上所述的铸坯； b)铸坯在1150°C~1260°C温度下保温I~2h，粗轧后精轧成厚度为2.3~1.2mm的热轧钢带，热轧钢带的卷曲温度控制在500~700°C ； c)采用常化工序对所获得的热轧钢带进行处理，常化温度为900°C~1150°C，保温时间为I~3min ;常化后快速冷却至50°C以下，酸洗钢带； d)采用一次冷轧法将钢带轧制成厚度为0.20mm厚的钢带，冷轧压下率为85%~93% ； e)在NH3气氛中对冷轧钢带进行连续渗氮退火处理，渗氮温度为550°C~780°C，渗氮时间为5~100s，控制冷轧钢带中氮的含量为80~300ppm ； f)在N2-H2气氛中对所获得的冷轧带进行脱碳退火，脱碳时快速加热至750~880°C，，升温速度≥4000C /min，退火时间为30~600s ； g)对经过渗氮和脱碳处理后的钢带均匀涂覆MgO隔离剂，在干燥炉中烘干； h)将冷轧钢带在N2和H2混合保护气氛中进行高温退火，退火过程中，温度升至700~1000°C时，保护气氛中N2和H2的比例控制在1:1~4:1，继续加热至1150~1220°C，并在该温度下保温5...

【专利技术属性】
技术研发人员：程灵，马光，杨富尧，韩钰，陈新，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11