用于生产晶粒定向电工钢的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产电工钢带的工艺，其中，从熔融的钢直接铸造出带材，并且所述钢包含用于产生所以抑制晶粒生长的硫化物和／或氮化物析出的合金元素，在１２５０和１０００℃之间的温度下对所述带材进行带有铸造操作的在线热轧，并且其中，在热轧之后，如果采用硫化物、则在小于７８０℃的温度下对带材进行卷取，如果采用氮化物、或者采用氮化物和硫化物、则在小于６００℃的温度下对带材进行卷取。因此，最终产品具有优异且稳定的磁特性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及一种用于生产晶粒定向电工钢的工艺，并且，更具体地说，涉及一种对从熔融的Fe-3％Si类型的钢直接连铸成的带材进行热轧的工艺。现有技术状态晶粒定向电工钢的生产以所谓二次再结晶的冶金学现象为基础，其中，一次再结晶带材在冷变形之后经历退火，在退火过程中通过缓慢加热将带材升温至大约1200℃。在该加热过程中，在900和1100℃之间的温度下，晶粒具有接近{110}<001>的取向(Goss晶粒)—这种晶粒少量存在于一次再结晶带材中，并消耗/牺牲其它晶体而反常生长，成为微观结构中仅存的晶粒，其宏观尺寸为(5-20mm)。作为二次再结晶的基础的机理相当复杂。专家认同，二次再结晶是由于在下述三个因素中的微妙平衡而造成的，即一次晶粒的平均直径(控制结晶生长的状态)，在脱碳状态下带材的组织(在Goss晶体的生长中可以提供一定的优势)，以及均匀分布的精细第二相的存在(用于降低所有晶体的生长倾向，使Goss晶粒以少量存在于一次再结晶带材中，以获得尺寸上的优势)。因此，在第二相溶解到基体中因此可以允许晶粒自由生长的900-1100℃的较高温度下，略大于其它晶粒的Goss晶粒可以消耗其它晶粒而迅速生长。在用于晶粒定向的Fe-3％Si生产的传统技术中(Takahashi，HaraseMat.Sci.Forum Voll.204-206(1996)pp143-154；Fortunati，Cicalé，AbbruzzeseProc.3rdInt.Conf.On Grain Growth，TMS Publ.1998，p.409)，通过需要下述顺序步骤的工艺获得产品的所需微观结构和组织板坯铸造、热轧、冷轧、再结晶退火。第二相的所需分布是通过在高温(＞1350℃)下对板材加热以便将它们溶解而获得的，并且在热轧步骤中和热轧带材的随后退火过程中，它们以精细的形式再次析出。通常用作晶粒生长抑制剂的第二相大致分两种(i)锰、铜的硫化物和/或硒化物或它们的混合物，以及(ii)单独或与上述硫化物和/或硒化物相结合的氮化铝。在晶粒定向电工钢的生产工艺现状中，一些专利(EP0540405，EP0390160)描述了通过二次再结晶从直接铸造带材(带材铸造)开始而不从热轧带开始的生产晶粒定向电工钢的生产工艺。从简化生产周期的角度讲，这种类型的技术明显产生生产成本中重要的经济效益。然而，由于二次再结晶机理非常复杂，要获得良好磁特性的产品，对于从钢材铸造开始到最终退火的工艺参数需要进行非常严格的控制。EP0540405公开的内容是，要在二次再结晶之后具有良好的产品质量，必须在带材的固化表皮中产生具有{110}<001>取向的晶粒，该取向是通过使固化表皮与在400℃以下的铸辊接触而迅速冷却获得的。EP0390160公开的内容是，为了在二次再结晶之后获得具有良好质量的产品，必须控制带材的冷却，在第一阶段中以小于10℃/s的冷却速度冷却至1300℃，并且随后以大于10℃/s的冷却速度在1300和900℃之间进行冷却。通过缓慢冷却至1300℃，有利于带材的无规则组织，因此增强了所需{110}<001>晶粒的形成，同时在1300和900℃之间快速冷却促进了精细的第二相的形成，这可以在二次再结晶中作为抑制剂。本专利技术人等广泛地研究利用带材铸造生产电工钢的技术，并且发现一种与上述专利不同的用于生产质量非常高的晶粒定向Fe-Si的技术。本专利技术是一种新的工艺，易于在工业化规模下进行控制，并且能够获得良好的质量稳定的产品。专利技术的概述本专利技术人简化以完善一种工艺，该工艺是本专利技术的主题，其中，对由液态钢直接铸造而成的带材进行连续热轧，所述液态钢包含用以产生作为晶粒生长抑制剂的硫化物和/或氮化物析出的合金元素，热轧是在铸造之后将带材冷却至1250和1000℃之间的温度进行，并且如果硫化物作为晶粒生长抑制剂则在低于780℃的温度下、如果采用氮化物则在600℃下、并且如果结合采用硫化物和氮化物则在600℃下对所述热轧带进行卷取；这样，在下述说明中更详细地描述的后续热-机械处理组合之后，可以生产具有优异和恒定磁特性的最终产品，所述后续热-机械处理均与在传统工艺中采用的方式类似。从下述说明中将更容易地导出本专利技术进一步的目的。专利技术的详细说明本专利技术的专利技术人等发现，于1250和1000℃之间的温度下，在紧接铸造之后和带材冷却过程中的在线热轧，是获得具有稳定良好质量的产品的关键。这一良好结果被认为有两个原因。在第二相析出尚未开始的温度下开始热轧，因此增强了带材中的位错密度，大大提高了用于第二相析出的成核部位的数目，因此促进更为精细的析出。另外，热轧与大约25％的厚度减薄一起导致Goss晶粒的较大百分比，如专家们已知的那样，这有利于更好地获得良好定向的二次再结晶。而且，已经证实氧化物在钢中的存在对最终产品的磁特性也产生影响，因为它们可以作为析出核。更具体地说，已经发现，在钢中作为氧化物存在的氧含量高于30ppm会削弱最终产品的质量，因为它在热轧阶段之前就导致所有第二相的析出；没有高密度位错的第二相将以粗糙的形式析出，因此导致不能用作晶粒生长抑制剂。其它实验证据表明，在在线热轧之后的带材卷取温度在获得最终产品的良好磁特性方面起主要作用；特别是，根据所采用的抑制剂，存在一个最大卷取温度，超过该温度将不能获得带可接受的特性的产品。该结果可以这样解释，被卷取的带材不能有效散热并且在很长时间内保持在与卷取温度接近的温度下。这又助长了粗糙相的析出(所谓的奥斯瓦德成熟(oswald reipening))，该粗糙相的析出降低了第二相作为抑制剂的能力。仔细研究不同种类抑制剂的效果，得出以下的结论如果将硫化物/硒化物用作抑制剂，则所述最大卷取温度为780℃，而如果采用氮化物，则所述最大卷取温度为600℃。在同时采用氮化物和硫化物/硒化物的情况下，在不高于600℃的卷取温度下可以获得非常好的磁特性。并且还证实，如果采用氮化物作为抑制剂，采用高于600℃的卷取温度，则可以通过在二次再结晶之前对带材进行渗氮而获得良好的效果。本专利技术人等的研究表明，从连续铸带开始获得良好的电工钢需要认真致力于操作条件的选择，此外还必须考虑存在于钢材成分中的微合金元素。因此，根据本专利技术的工艺是一种用于生产晶粒定向电工钢的工艺，其生产方式为，直接连铸出1.5至5mm厚的钢带，所述钢带包含2.5至3.5wt％的Si，1000ppm以下的C和用于产生硫化物/硒化物、或者氮化物或同时包括硫化物/硒化物和氮化物的析出的元素。在硫化物/硒化物的情况下，所述钢必须包括从Mn和Cu中选择出的至少一种元素、以及从S和Se中选择出的至少一种元素。在氮化物的情况下，所述钢必须包含Al和N、并且可选择地包含从Nb、V、Ti、Cr、Zr、Ce中选择出的至少一种元素。在同时选择氮化物和硫化物/硒化物的情况下，上述两组元素必须同时存在。其余为铁和不改变产品的最终特性的元素。例如通过两个平行、被冷却和反向旋转的辊子将所述钢铸造成带材，从而在去除表面氧化物之后，在该铸造带材上测量出的总氧含量小于30ppm。在铸造之后，以在1100和1250℃之间的轧制开始温度对该带材进本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产晶粒定向电工钢的工艺，以１．５－５ｍｍ厚的带材的形式直接铸造熔融的钢，所述熔融的钢包含２．５－３．５％的Ｓｉ、１０００ｐｐｍ以下的Ｃ，和用于获得作为晶粒生长抑制剂的硫化物／硒化物和／或氮化物的第二相的精细析出的元素，其余为铁和其它对产品的最终质量不重要的元素，所述钢顺序经历以下工艺步骤： .以带材的形式进行直接铸造，从而在表面除鳞之后铸钢中的总氧含量小于３０ｐｐｍ； .对从铸造设备中出来的带材进行连续热轧，同时使其冷却，轧制起始温度在１０００和１２５０℃之间，减薄率在１５和５０％之间； .在小于作为所选择的抑制剂的函数的给定Ｔ ｍａｘ温度下对热轧带材进行卷取； .对热轧带材进行可能的退火，和可能在带有中间退火的两个阶段中对所述带材进行冷轧，在最后阶段的减薄率在５０和９３％之间，脱碳退火，可能的渗氮，用基于ＭｇＯ的退火隔离剂涂敷脱碳带材，并且进行用于二次再结晶的退火； .进行绝缘涂敷，和可能的张力涂覆。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S奇卡莱，S福尔图南蒂，G阿布鲁泽塞，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯阿恰伊斯佩恰伊特尔尼有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]