具有优良铁损性能的高硅晶粒取向电工钢板的制造方法技术

一种制造高硅晶粒取向电工钢板的方法，其包括如下步骤：再热并热轧钢坯制造热轧钢板；对热轧钢板退火和对退火钢板进行冷轧，调整钢板厚度；对冷轧钢板进行脱碳退火；和对脱碳退火钢板进行二次再结晶最终退火，　　　　该改进法进一步包括以下步骤：在脱碳退火钢板的表面上涂覆浆状的硅化粉末涂层剂，该粉末涂层剂包括１００重量份的ＭｇＯ粉末和０．５－１２０重量份的含２５－７０ｗｔ％硅烧结粉末的Ｆｅ－Ｓｉ化合物烧结粉末，所述Ｆｅ－Ｓｉ化合物烧结粉末的粒度为－３２５目；　　　　干燥所得的脱碳退火钢板；和　　　　在常规条件下对所述钢板进行最终退火。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种磁性改进、尤其是铁损性改进的高硅晶粒取向电工钢板的制造方法。更具体来说，本专利技术涉及一种高硅晶粒取向电工钢板的制造方法，其中在钢板表面涂覆含退火隔离剂的硅化(siliconization)粉末涂层剂，并进行最终退火以制造具有出色高频磁性和出色工频性能的电工钢板。
技术介绍
通常将电工钢板分为晶粒取向电工钢板和无取向电工钢板。晶粒取向电工钢板含3％的硅(Si)并具有晶粒取向为{(110)}的晶体织构。其沿轧制方向的优良磁性可使上述晶粒取向的电工钢板用作变压器、发动机、发电机和其它电子设备的铁心材料。近来，电工设备的种类增加，同时对设备在高频波段运行的要求提高，从而对于具有优良高频磁性的铁心材料的需求增加。与此同时，在Fe-Si合金中，由于较高的硅含量会导致铁损性能中的滞后损耗、磁致伸缩、矫顽力和磁各向异性降低以及最大导磁率提高，因此高硅钢产品被认为是优良的软磁性材料。硅含量的提高并不会导致磁致伸缩的无限降低和最大导磁率的无限提高，而是在6.5％硅钢中表现出最大值。而且，众所周知，6.5％硅钢的磁性在高频及高工频波段达到最大值。由于其在高频波段的优良磁性，高硅钢主要用于燃气涡轮发电机、箱式供电电源(tank power supply)、电感加热设备、不间断供电电源等的高频反应器和电镀供电电源、焊接机械、X-射线供电等的高频变压器，并正用作硅晶粒取向钢的替代材料。此外，高硅钢可用于减少发动机的能耗和提高发动机的效率。然而，由于硅钢板的伸长率会随着Fe-Si钢中硅含量的增加而急剧降低，因此几乎不可能通过冷轧制造硅含量超过3.5％的硅钢板。尽管更高的硅含量有助于获得优良的磁性，但是制造上述高硅钢板受到冷轧的限制。因此，很久以前人们就尝试了能够克服冷轧限制的新型替代技术的研究。作为高硅钢板制造方法的现有技术，日本专利已公开说明书No.S56-3625等公开了使用单辊或双辊的高硅钢板的直接浇铸法，日本专利已公开说明书No.S62-103321等公开了在适当温度的加热状态下进行的热轧法，日本专利已公开说明书No.H5-171281等公开了在高硅钢处于内部、低硅钢处于外部的状态下进行的复合轧(cladrolling)。然而上述现有技术都还没有商业化。为批量生产诸如3％无取向硅钢产品的高硅钢产品，在日本专利已公开说明书No.S62-227078、美国专利No.3,423,253等的现有技术中，已知工艺包括以下步骤用SiCl4通过化学气相淀积工艺将硅沉积在材料的表面，然后使硅均质化。然而由于CVD工艺的困难，上述工艺制造的产品售价必然比普通的3％硅钢产品高5倍。尽管上述制造的产品具有优良的磁性，但是上述产品很难推广和商业化。在当前流通的电工钢板中，只有含硅6.5％的无取向电工钢板在作为高硅钢生产并销售。由于其晶粒的不规则排列，含硅6.5％的无取向电工钢板用于转子时会随磁化方向的取向而产生磁偏。但在用于变压器时具有优异性能的高硅晶粒取向电工钢板还没有商业化，其中仅使用钢板沿轧制方向的磁性。因此，人们已进行了各种制造因高硅含量而具有优良磁性的晶粒取向电工钢板的尝试，但还没有成功的制造出该产品。
技术实现思路
因此，本专利技术就是为了努力解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的目的之一在于提供一种与常规钢板相比具有更优良高频磁性的高硅晶粒取向电工钢板，其中通过在钢的表面涂覆含退火隔离剂的浆状粉末涂层剂，并对所得钢板扩散退火来制造上述高硅钢板。为实现上述本专利技术目的和其它优点，本专利技术详细说明和概述了制造高硅晶粒取向电工钢板的方法，其包括以下步骤再热并热轧钢坯，制造热轧钢板；对该热轧钢板退火并冷轧上述退火钢板调整钢板厚度；对该冷轧钢板脱碳退火；对上述脱碳退火钢板最终退火用于二次再结晶。该改进法的特征在于进一步包括以下步骤在脱碳退火钢板的表面上涂覆浆状硅化粉末涂层剂，该粉末涂层剂含有100重量份的MgO粉末，0.5-120重量份的含25-70wt％硅的Fe-Si化合物烧结粉末，所述烧结粉末的粒度为-325目；干燥所得脱碳退火钢板；和在常规条件下对所述钢板进行最终退火。最佳实施方式本专利技术将如下所述。晶粒取向电工钢板的制造工艺会因制造者不同而稍微有些区别。但是通常每种工艺都包括以下步骤在制钢过程中调节组分含量；制造铸锭；再热铸锭；热轧经再热的铸锭；退火该热压钢板并冷轧经热压的钢板以调节钢板厚度；对经冷轧的钢板进行脱碳退火；对上述钢板进行二次再结晶的高温退火；在钢板上最终涂覆绝缘膜。上述工艺是基于批量生产。在批量生产中，便于冷轧是生产的一个重要因素。如上所述，电工钢板中的高硅含量降低了铁损、磁致伸缩、矫顽力和磁各向异性并提高了最大导磁率，因此高硅钢板具有优良的磁性。然而，由于作为机械性能的伸长率会随着硅含量的提高而急剧降低，因此可用含最高为3.3％硅的起始材料进行冷轧以批量生产电工钢板。于是，本专利技术人通过使用冷轧的常规电工钢板制造工艺研究了高硅电工钢板的制造方法，其中该方法能够进行批量生产。结果，本专利技术人发现通过包括以下步骤的工艺可制造出具有优异磁性的晶粒取向电工钢板将粉末涂层剂分散在水或其它液体中制备浆液，其中通过将具有确定粒度和硅含量的Fe-Si系烧结粉末与作为退火隔离剂的MgO粉末混合制备上述粉末涂层剂；将制备的浆液涂覆在脱碳退火和氮气退火的电工钢板表面；在高温退火过程中扩散退火所得钢板以通过二次再结晶得到高硅含量和磁性，同时揭示了本专利技术。即，本专利技术在制造常规晶粒取向电工钢板时，为防止二次再结晶高温退火时材料之间粘结，不可避免地将退火隔离剂涂覆在钢板表面。其中，退火隔离剂的涂覆状态是将具有确定粒度和硅含量的Fe-Si系烧结粉末加入到作为退火隔离剂主要组分的MgO粉末中，于是通过随后的高温退火步骤制造出高硅晶粒取向的电工钢板。换句话说，本专利技术通过常规使用冷轧的晶粒取向电工钢板的制造方法能制造出具有优异磁性的高硅晶粒取向电工钢板。首先具体描述本专利技术的硅化粉末涂层剂。硅(Si)在超过950℃的高温氢气或氮气中与铁金属接触就会发生相互扩散反应，其中硅原子扩散进入铁金属，而铁原子扩散进入含硅金属，从而使两侧铁和硅的浓度相等。因此，当使硅金属粉末与电工钢板的基体部分接触并随后高温退火该电工钢板时，由于硅粉末浓度比晶粒取向电工钢板表面3％的硅浓度高的多，因此就会通过金属硅和基体铁之间的相互移动进行相互扩散反应。在比较铁原子与硅原子的相互扩散反应时，由于在1000-1200℃硅原子的扩散速率约比铁原子的扩散速率快2倍，因此就会发生与非均匀扩散态相应的称之为克肯达尔效应(Kirkendall)效应的现象。该非均匀扩散态在反应界面造成非均匀态缺陷或产生各种使磁性变差的化合物，诸如FeSi2，FeSi，Fe5Si3和Fe3Si。因此，在仅使用金属硅粉末作为硅化剂的情况下，通过高温扩散退火不可能制造具有均匀组成的高硅晶粒取向电工钢板。为解决上述问题，本专利技术人用硅粉末和铁粉多次研究了扩散规律等，并最终发现扩散反应部分的缺陷是由于硅比铁的扩散速率快。于是，本专利技术人揭示了本专利技术。即，本专利技术的特征在于通过控制用作硅化剂的含硅粉末剂的粒度和组成，从而抑制硅相对于铁的扩散。换句话说，本专利技术的特征在于提供一种具有确定粒度和组成的Fe-Si系烧结粉末，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔圭升，禹宗秀，金在宽，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：