制造晶粒取向的、針對(duì)電工用途的電工扁鋼產(chǎn)品的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造電工用途的晶粒取向的扁鋼產(chǎn)品的方法，其中將熔融液澆注成鋼條，從澆注成的鋼條中分割出薄板坯，將薄板坯加熱并熱軋成熱軋帶鋼，冷卻、盤繞熱軋帶鋼并冷軋成冷軋帶鋼，使冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳和氮化退火，在冷軋帶鋼的表面涂覆退火隔離劑并最終退火形成高斯織構(gòu)。分兩個(gè)階段進(jìn)行“脫碳和氮化退火”，第一退火階段在第一時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行，其中將冷軋帶鋼從起始溫度加熱至第一目標(biāo)退火溫度并保持在該溫度，第二退火階段在第二時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行，將冷軋帶鋼加熱至第二目標(biāo)退火溫度并隨后保持在該溫度。第一目標(biāo)退火溫度比第二目標(biāo)退火溫度低10-50℃并且第一時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間為包括第一和第二時(shí)間段的退火總時(shí)間的30-70%。
【專利說明】制造晶粒取向的、針對(duì)電工用途的電工扁鋼產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造晶粒取向的、針對(duì)電工用途的電工扁鋼產(chǎn)品的方法。在實(shí)際當(dāng)中這類電工扁鋼產(chǎn)品又名為晶粒取向的“電工鋼板”或晶粒取向的“電工帶鋼”。
【背景技術(shù)】
[0002]晶粒取向的電工扁鋼產(chǎn)品具有特殊的磁性并須通過高成本的生產(chǎn)過程制得。電工扁鋼產(chǎn)品的基本材料是硅鋼板。其中這種材料的冶金性能、軋制過程的變形程度和熱處理步驟的參數(shù)相互協(xié)調(diào)，從而完成預(yù)計(jì)的再結(jié)晶過程。該再結(jié)晶過程導(dǎo)致這種材料獨(dú)特的“高斯織構(gòu)”，在該織構(gòu)中最容易磁化的方向和成品帶鋼的軋制方向一致。
[0003]電工扁鋼產(chǎn)品和這里提到的晶粒取向的電工鋼板或電工帶鋼不同，在電工扁鋼產(chǎn)品中晶粒沒有明顯的取向。在這種非晶粒取向的電工帶鋼或電工鋼板中磁通量沒有固定在特定方向上，因此在所有方向上形成相同的磁性(各向同性磁化)。
[0004]與此相反，這里提到的晶粒取向的電工帶鋼或電工鋼板具有高度各向異性的磁性。這歸因于結(jié)構(gòu)中顆粒(晶粒)的一致取向。通過在生產(chǎn)過程中根據(jù)相應(yīng)方法進(jìn)行的、有效的晶粒生長(zhǎng)選擇來獲得這種結(jié)晶學(xué)織構(gòu)。這樣做的目的是，在生產(chǎn)過程最后進(jìn)行的最終退火之后獲得電工扁鋼產(chǎn)品，在該電工扁鋼產(chǎn)品中晶粒具有極少的錯(cuò)位并因此具有近乎理想的織構(gòu)。
[0005]晶粒取向的電工帶鋼特別適用于對(duì)磁性要求特別高的應(yīng)用，例如在構(gòu)造變壓器時(shí)就有這個(gè)情況。
[0006]已知較多的方法用來制造高度晶粒取向的電工鋼板。
[0007]根據(jù)在EP O 910 676 BI中描`述的所謂“低溫加熱法”可以生產(chǎn)具有最佳性能分布的、高滲透性的、晶粒取向的電工鋼板。這種方法的特征是板坯加熱溫度低于1250°C。通過這個(gè)相對(duì)低的溫度，在生產(chǎn)過程結(jié)束時(shí)進(jìn)行的高溫退火步驟中完全融到熔融液的氮化鋁只能部分地熔化并且會(huì)再次分離出來。因此在低熱過程后生成的電工帶鋼比通過經(jīng)高溫板坯加熱的傳統(tǒng)工藝制得的材料具有較弱的內(nèi)在抑制。
[0008]顆粒抑制劑的目的是，在脫碳退火之后和脫碳退火期間抑制冷軋帶鋼最初結(jié)構(gòu)中的晶粒生長(zhǎng)。在950-1100°C的溫度范圍內(nèi)受控制的異常晶粒生長(zhǎng)只在最終的高溫退火過程中進(jìn)行，在該退火過程中使冷軋帶鋼在最高1200°C的溫度下進(jìn)行退火，從而實(shí)現(xiàn)具有高斯取向[001] (110)的、高的織構(gòu)鋒銳度。
[0009]為了進(jìn)行具有高織構(gòu)鋒銳度的、最佳的異常晶粒生長(zhǎng)，必須在脫碳退火之后在驅(qū)動(dòng)力和恢復(fù)力之間調(diào)整理想的平衡狀態(tài)。促使高溫退火過程中晶粒生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力是儲(chǔ)存在結(jié)構(gòu)中的晶界能。該晶界能基本上由一次再結(jié)晶之后的晶粒尺寸決定。
[0010]由于低溫加熱法過程中較弱的內(nèi)在抑制，使得脫碳退火之后的初始晶粒平均尺寸比傳統(tǒng)方法中的大并且通過冷卻過程受到較大的波動(dòng)。因此促使異常晶粒生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力通常比較小。另一方面，抵抗異常晶粒生長(zhǎng)的恢復(fù)力由冷軋帶鋼中析出的非磁性析出物(抑制劑)決定。由此產(chǎn)生許多精細(xì)分布的顆粒。然而在低溫加熱法中，主要的顆粒并不是在熱軋帶鋼中生成，而是在脫碳退火之前、之后或過程中或者在最終退火的加熱階段中在多種多樣的氮化工藝過程中生成。
[0011]在根據(jù)EP O 950 119 BI和EP O 950 120 BI所描述的方法中經(jīng)熱軋過程通過氮化物和硫化物這樣地調(diào)節(jié)抑制強(qiáng)度Iz，即，使得冷卻過程中的一次晶粒生長(zhǎng)即使在較高溫度下也受到抑制。因此在熱軋之前將板坯加熱至1100°c -1320°c的溫度。在850°C -1050°C的溫度下、含氨的氣氛中和脫碳退火同時(shí)進(jìn)行的氮化處理可以直接形成氮化鋁。相對(duì)于傳統(tǒng)的用于生產(chǎn)晶粒取向電工帶鋼的制造方法，不需要調(diào)整之后的高溫退火。
[0012]相反地，在EP O 219 611 BI所描述的方法中是在一次再結(jié)晶之后、但是在開始異常晶粒生長(zhǎng)之前進(jìn)行氮化的。在這里可以通過有氮化能力的氣氛或者通過提供氮的附著保護(hù)添加劑完成氮化。
[0013]特別是在氮化溫度低于850°C、借助含氨氣氛的方法中，在氮化之后氮化硅錳處于表面附近(Materials Science Forum 材料科學(xué)論壇 204-206 (1996)、第 143-154 頁)。由于氮化硅錳具有較弱的熱力學(xué)穩(wěn)定性，所以它們?cè)诟邷赝嘶鸬募訜犭A段中會(huì)熔化。然后，氮擴(kuò)散到鋼基體中并且和其中的自由招重組成氮化招(Materials Science Forum材料科學(xué)論壇204-206( 1996)、第593-598頁)。因此這樣生成的氮化鋁對(duì)于二次晶粒生長(zhǎng)來說是有效的抑制劑。雖然和在制造晶粒取向電工鋼板的傳統(tǒng)過程中的抑制相比這種抑制比較弱，但是這種抑制使得在較高溫度下可以充分地二次再結(jié)晶并且在成品帶鋼中具有較大的二次晶粒尺寸(TMS Proc eedings TMS會(huì)議記錄3 (2008)、第49-54頁)。
[0014]然而這種工藝的缺陷在于，需要改進(jìn)高溫退火的時(shí)間-溫度周期。在700-800°C的溫度下通過氮擴(kuò)散進(jìn)行氮化硅錳的熔化以及新形成A1N。為了充分實(shí)現(xiàn)這個(gè)關(guān)鍵的工藝步驟，在前述方法的操作過程中必須在高溫退火的加熱階段中進(jìn)行至少四小時(shí)的保持等溫階段。這不但造成了總體過程持續(xù)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，也導(dǎo)致了生產(chǎn)過程中的成本增高。
[0015]除了前述的現(xiàn)有技術(shù)之外，由EP I 752 549 Al已知一種用于制造高度晶粒取向的、基于薄板坯連續(xù)鑄造的電工帶鋼的方法，在該方法中相互協(xié)調(diào)工序，以便通過使用傳統(tǒng)的設(shè)備而獲得具有最佳磁性的電工鋼板。其中力求在熱軋之前和熱軋過程中盡可能地避免形成氮化的析出物，從而在冷卻熱軋帶鋼的過程中能夠很大程度地控制這種析出物的生成。具體來說，首先將鋼熔化，其中除了含有鐵和不可避免的雜質(zhì)(以質(zhì)量％示出)還含有Si:2.5-4.0%、C:0.02-0.10%、Al:0.01-0.065%、N:0.003-0.015%，還選擇性地含有不超過0.30%的Mn、不超過0.05%的T1、不超過0.3%的P、在S、Se中的一種或多種元素，其總含量最高為0.04%、在As、Sn、Sb、Te、Bi中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.2%、在Cu、N1、Cr、Co、Mo中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.5%以及在B、V、Nb中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.012%。然后將這樣混合而成的熔融液在真空裝置或鋼包爐中進(jìn)行二次冶金處理并且隨后連續(xù)地澆鑄成鋼條。從這樣得到的鋼條中分割出薄板坯，接著在一條生產(chǎn)線上的熔爐中將該薄板坯加熱至1050°C -1300°C。其中在熔爐中的停留時(shí)間最高為60分鐘。在加熱薄板坯之后，將該薄板坯在一條線上的、多支架的熱軋生產(chǎn)線中熱軋成具有0.5-4.0mm厚度的熱軋帶鋼。在該熱軋過程中在900-1200°C的溫度下進(jìn)行變形度大于40%的第一成型道次。此外在熱軋過程中，在兩相混合區(qū)域(α - Y )中軋制經(jīng)900-1200°C溫度下軋制之后的至少兩個(gè)成型道次。最后，在最終的熱軋成型道次過程中壓下量最高為30%。在熱軋之后將這樣生成的熱軋帶鋼冷卻并纏繞成卷材。隨后可以在纏繞之后或者冷軋之前隨意地進(jìn)行熱軋帶鋼的退火。接著將該熱軋帶鋼冷軋成具有0.15mm-0.50mm最終厚度的冷軋帶鋼。然后將生成的冷軋帶鋼進(jìn)行再結(jié)晶以及脫碳退火。除了脫碳退火之外，也還可以在高于850°C的溫度下、含NH3的氣氛中進(jìn)行帶鋼的氮化。在接下來經(jīng)退火處理的冷軋帶鋼表面上涂覆退火隔離劑之后，對(duì)經(jīng)這樣涂層的冷軋帶鋼進(jìn)行再結(jié)晶的最終退火，從而形成高斯織構(gòu)。接下來也還可以隨意地使經(jīng)最終退火的冷軋帶鋼具有電絕緣性并最終進(jìn)行無張力退火。
[0016]在EP O 378 131 BI中提出了晶粒平均尺寸及其變化的重要性。除了最佳的晶粒平均尺寸之外，使得鋼板中的晶粒平均尺寸的偏差小也特別重要。這歸因于，由于較弱的抑制所以晶粒生長(zhǎng)過程比較不受控制地完成(Materials Science Forum材料科學(xué)論壇204-206 (1996)、第623-628頁)。因此在不適宜的工藝條件下晶?？梢圆痪哂懈咚谷∠虻厣L(zhǎng)，但是在高溫下不能夠生長(zhǎng)并有利于形成精細(xì)晶粒。 [0017]最后，在EP O 392 534 BI中詳細(xì)描述了合適的脫碳退火氣氛。在該文獻(xiàn)中提出，在開始脫碳退火和氮化退火時(shí)必須降低分壓力Ρ./ΡΗ2，從而調(diào)整合適的氧化層。該方法的結(jié)果是，在高溫退火過程中滿意地形成玻璃膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]以前述的現(xiàn)有技術(shù)為背景，本發(fā)明的目的在于，提出一種方法，通過該方法能夠以簡(jiǎn)單的方式生產(chǎn)具有晶粒尺寸最佳均勻分布的、晶粒取向的電工扁鋼產(chǎn)品。
[0019]根據(jù)本發(fā)明通過包括權(quán)利要求1中所述步驟和特征的方法來實(shí)現(xiàn)該目的。
[0020]在從屬權(quán)利要求中體現(xiàn)了本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)并且接下來詳細(xì)闡述了這些有利設(shè)計(jì)和本發(fā)明的共同理念。
[0021]依照前述的現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的、用于制造針對(duì)電工用途特定的晶粒取向電工扁鋼產(chǎn)品的方法包括以下工序:
[0022]a)生成熔融鋼液，該鋼液除了含有鐵和不可避免的雜質(zhì)(以重量％示出)還含有Si:2.5-4.0%、C:0.02-0.1%、A1:0.01-0.065%、N:0.003-0.015%，還分別選擇性地含有不超過0.30%的Mn、不超過0.05%的T1、不超過0.3%的P、在S、Se中的一種或多種元素，其總含量最高為0.04%、在As、Sn、Sb、Te、Bi中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.2%、在Cu、N1、Cr、Co、Mo中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.5%以及在B、V、Nb中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.012%，
[0023]b)在連鑄機(jī)中將熔融液澆鑄成鋼條，
[0024]c)從澆鑄成的鋼條中分割出至少一塊薄板坯，
[0025]d)將薄板坯加熱至1050°C -1300°C的溫度，
[0026]e)在熱軋生產(chǎn)線中將薄板坯熱軋成具有0.5-4.0mm厚度的熱軋帶鋼，
[0027]f)冷卻該熱軋帶鋼，
[0028]g)將熱軋帶鋼纏繞成卷材，
[0029]h)將熱軋帶鋼冷軋成具有0.15-0.50mm最終厚度的冷軋帶鋼，
[0030]i)對(duì)生成的冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳退火和氮化退火，
[0031]j)在經(jīng)退火的冷軋帶鋼表面上涂覆退火隔離劑，
[0032]以及[0033]k)使涂覆了退火隔離劑的冷軋帶鋼最終退火從而形成高斯織構(gòu)。
[0034]當(dāng)然在生成電工扁鋼產(chǎn)品的過程中可以進(jìn)行額外的、在傳統(tǒng)制備晶粒取向的電工帶鋼或電工鋼板過程中通常需要的工序。對(duì)此包括例如在工序g)和h)之間進(jìn)行的具有一個(gè)階段或多個(gè)階段的熱軋帶鋼退火、冷軋帶鋼的熱校平以及涂覆隔離層，這些可以在根據(jù)本發(fā)明的方法范圍內(nèi)通過應(yīng)用和根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)已知的參數(shù)進(jìn)行。
[0035]本發(fā)明的重點(diǎn)在于，在工序i) “對(duì)生成的冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳退火和氮化退火”的過程中將冷軋帶鋼在至少兩個(gè)階段中進(jìn)行脫碳退火和氮化退火。
[0036]其中根據(jù)本發(fā)明在第一時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行第一退火階段，該時(shí)間段中包括將冷軋帶鋼從起始溫度開始加熱至第一目標(biāo)退火溫度并隨后保持在該目標(biāo)退火溫度，
[0037]根據(jù)本發(fā)明相應(yīng)地在第二時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行第二退火階段，在該時(shí)間段中將冷軋帶鋼首先加熱至第二目標(biāo)退火溫度并且隨后保持在該目標(biāo)退火溫度。
[0038]其中根據(jù)本發(fā)明第一目標(biāo)退火溫度比第二目標(biāo)退火溫度低10_50°C。同時(shí)根據(jù)本發(fā)明第一時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間為包括第一和第二時(shí)間段的退火處理總持續(xù)時(shí)間的30-70%。
[0039]本發(fā)明基于一個(gè)發(fā)現(xiàn)，即，通過在工序i)過程中至少分兩個(gè)階段進(jìn)行的“分級(jí)退火”可以生成冷軋帶鋼，在該冷軋帶鋼中一方面晶粒具有最佳的晶粒平均尺寸并且另一方面單個(gè)晶粒的晶粒尺寸和晶粒平均尺寸的偏差小。
[0040]實(shí)際當(dāng)中可以通過以下操作實(shí)現(xiàn)上述結(jié)果，即，將冷軋之后生成的冷軋帶鋼連續(xù)地通過分為至少兩個(gè)區(qū)的連續(xù)退火爐從而進(jìn)行脫碳退火和氮化退火，在最先通過的前面的區(qū)中以根據(jù)本發(fā)明 的方式設(shè)置目標(biāo)退火溫度，該目標(biāo)退火溫度比冷軋帶鋼接下來通過的退火爐第二區(qū)中的目標(biāo)退火溫度低10-50°C，其中完成第一退火階段的時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間是脫碳退火和氮化退火總持續(xù)時(shí)間的30-70%。通過根據(jù)本發(fā)明規(guī)定的、第一和第二階段脫碳退火和氮化退火之間的溫度差異以及根據(jù)本發(fā)明對(duì)兩個(gè)退火階段規(guī)定的時(shí)間來抑制過度的、不利于形成高斯織構(gòu)的取向的晶粒生長(zhǎng)。以這種方式，在和通過較高退火溫度下、在后面的退火爐區(qū)域中進(jìn)行的退火而調(diào)整得到的晶粒平均尺寸相同的情況下，在退火之后獲得的冷軋帶鋼結(jié)構(gòu)具有明顯較小的波動(dòng)并因此可以在最后的、高溫下進(jìn)行的最終退火過程中進(jìn)行均勻的二次晶粒生長(zhǎng)。
[0041]依照根據(jù)本發(fā)明的方法能夠使發(fā)生在冷軋過程中的晶粒尺寸的波動(dòng)最小化。因此總的來說使得前面的冷軋過程的結(jié)果相對(duì)晶粒尺寸分布的波動(dòng)變得穩(wěn)定。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明制得的電工扁鋼產(chǎn)品在緊接著冷軋、根據(jù)本發(fā)明至少分兩個(gè)階段進(jìn)行的退火處理之后具有結(jié)晶學(xué)織構(gòu)，通過該織構(gòu)在最終的高溫退火過程中以最佳的方式確保了均勻的二次晶粒生長(zhǎng)。
[0042]本發(fā)明以這種方式使根據(jù)低溫加熱法已知的操作和現(xiàn)代化的薄板坯制造相結(jié)合，按照已知的、具有連續(xù)制造特征的連鑄連軋工藝進(jìn)行該薄板坯制造。結(jié)果是，通過根據(jù)本發(fā)明的操作提供了一種具有和晶粒取向電工鋼板及電工帶鋼的特殊用途相關(guān)的最佳磁性的電工扁鋼產(chǎn)品。
[0043]當(dāng)這里提到根據(jù)本發(fā)明在至少兩個(gè)階段中進(jìn)行的氮化退火和脫碳退火(工序i))，并不表示在兩個(gè)退火階段中都必須始終將氮化和脫碳結(jié)合進(jìn)行。而是，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的第一退火階段也可以作為單純的加熱階段進(jìn)行并且在第二階段中進(jìn)行脫碳和氮化。同樣可以考慮的是，通過兩個(gè)退火階段進(jìn)行脫碳并且隨后在進(jìn)一步的退火步驟中進(jìn)行剩余的脫碳和氮化?；蛘?，可以通過根據(jù)本發(fā)明的至少兩個(gè)退火階段依次分開進(jìn)行脫碳和氮化。最后也可以考慮的是，至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明完成的退火階段可以不進(jìn)行脫碳和氮化以及在根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)退火階段之后的退火步驟中才完成脫碳和氮化。
[0044]因此在本發(fā)明范圍內(nèi)，實(shí)際當(dāng)中在工序i)中可以連續(xù)地完成第一和第二退火階段并且隨后進(jìn)行進(jìn)一步的退火步驟，在該步驟中使冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳退火和氮化退火。其中可以依照根據(jù)本發(fā)明用于退火階段的、關(guān)于在溫度等級(jí)的情況和第一退火階段在退火階段總時(shí)間內(nèi)中所占時(shí)間份額而使用的參數(shù)進(jìn)行工序i)中的第一和第二退火階段。然后進(jìn)行進(jìn)一步的退火步驟，在該步驟中以傳統(tǒng)的方式脫碳和氮化。因此總體上在本發(fā)明的這種改變下在工序i)中連續(xù)地完成至少三個(gè)部分的退火步驟，其中根據(jù)本發(fā)明的規(guī)定參數(shù)對(duì)于前兩個(gè)退火步驟有效并且以傳統(tǒng)的方式完成包括氮化的第三個(gè)步驟。
[0045]實(shí)際的試驗(yàn)已表明，當(dāng)?shù)谝煌嘶痣A段的目標(biāo)退火溫度比第二退火階段的目標(biāo)退火溫度低10-30°C時(shí)，得到根據(jù)本發(fā)明制得的電工扁鋼產(chǎn)品的最佳性能。
[0046]當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間段的持續(xù)時(shí)間限制在退火處理總持續(xù)時(shí)間的30-60%，同樣對(duì)根據(jù)本發(fā)明至少以兩個(gè)階段進(jìn)行的退火步驟的結(jié)果有利。
[0047]應(yīng)該盡可能快地將冷軋帶鋼加熱到第一退火階段的目標(biāo)溫度。在脫碳退火和氮化退火的加熱階段中首先松弛經(jīng)冷成型的帶鋼。然后開始一次再結(jié)晶。在較高溫度和較長(zhǎng)退火時(shí)間的情況下進(jìn)行晶粒生長(zhǎng)過程。為了提供盡可能多的用于再結(jié)晶的儲(chǔ)存能量，應(yīng)該快速經(jīng)過松弛過程的溫度范圍。為此本發(fā)明的一個(gè)有利設(shè)計(jì)設(shè)置了 25-500°C /s的加熱速率，以該加熱速率在第一退火階段中將冷軋帶鋼從起始溫度加熱至第一目標(biāo)退火溫度。此外，在傳統(tǒng)的加熱過程中加熱速率通常為30-70°C /S。然而，考慮到特別好的一次再結(jié)晶和隨之伴隨的最佳加工結(jié)果，設(shè)置特別快速的、200-500°C /s的加熱速率也可以是有利的。實(shí)際當(dāng)中特別可以在連續(xù) 進(jìn)行的生產(chǎn)中這樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)快速的加熱速率，即，在各個(gè)連續(xù)加熱爐的入口進(jìn)行感應(yīng)的快速加熱，在該加熱過程中通過在帶鋼中感應(yīng)的電磁場(chǎng)的作用加熱冷軋帶鋼。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]接下來根據(jù)實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明。其中:
[0049]圖1示出了對(duì)于傳統(tǒng)退火的電工帶鋼(A線)和根據(jù)本發(fā)明的電工帶鋼(B線)的、隨退火時(shí)間t的溫度進(jìn)程T的示意圖；
[0050]圖2對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的退火過程中為第一退火階段設(shè)置的時(shí)間段持續(xù)時(shí)間h和退火總持續(xù)時(shí)間t2的比t/t2，示出了在800A/m情況下、以特斯拉為單位的、兩個(gè)具有不同組成的電工鋼板S1、S2的極化強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0051]在傳統(tǒng)的連鑄機(jī)中在鋼包爐和真空裝置中進(jìn)行的二次冶金處理之后，將四種具有表1中所給出組成的熔融鋼液S1-S4連續(xù)地澆鑄成63mm厚的鋼條。
[0052]同樣以傳統(tǒng)的方式從鋼條中分割出薄板坯。在1165°C的均熱爐中進(jìn)行均勻化退火之后，將該薄板坯去氧化皮并且在成品生產(chǎn)線中熱軋成2.34mm的最終厚度并纏繞成卷材。
[0053]實(shí)施例1:[0054]對(duì)在前述方法中生成的熱軋帶鋼進(jìn)行兩個(gè)熱軋帶鋼退火階段。在熱軋帶鋼退火的第一階段中的退火溫度為1090°C，而第二階段中的退火溫度為850°C。也可以進(jìn)行具有相同退火溫度的、具有一個(gè)階段的熱軋帶鋼退火，用來代替具有兩個(gè)階段的熱軋帶鋼退火。
[0055]在熱軋帶鋼退火之后將經(jīng)退火的熱軋帶鋼以87%的變形度在一個(gè)階段中冷軋成
0.285mm的最終厚度。從這樣得到的冷軋帶鋼中分割出鋼板樣品。
[0056]使對(duì)比組A的鋼板樣品在連續(xù)退火爐中進(jìn)行連續(xù)的退火。其中首先在最先通過的第一退火爐區(qū)段中，在860°C的溫度下、由氫氣/氮?dú)饣旌衔?ρ./ρΗ2=0.50)形成的潮濕氣氛下進(jìn)行持續(xù)150秒的退火步驟。然后在第一退火爐區(qū)段之后連續(xù)的第二退火爐區(qū)段中，在氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌衔锝M成的潮濕氣氛下進(jìn)行持續(xù)30秒的第二退火步驟，從而引起剩余脫碳和氮化。退火溫度保持910°C不變。根據(jù)前面提到的、本發(fā)明的對(duì)于實(shí)踐來說重要的設(shè)計(jì)，使根據(jù)本發(fā)明方法的工序i)中的退火分成兩個(gè)退火步驟進(jìn)行，其中根據(jù)本發(fā)明劃分的第一退火步驟又在兩個(gè)退火階段中進(jìn)行，在該步驟之后作為第二退火步驟完成傳統(tǒng)的脫碳退火和氮化退火。因此總的來說在三個(gè)依次連續(xù)部分中完成工序i)。
[0057]使第二組B的鋼板樣品以相應(yīng)的操作順序首先在第一退火步驟中以根據(jù)本發(fā)明的方式在兩個(gè)連續(xù)的退火階段中進(jìn)行退火并且隨后在兩個(gè)退火步驟中進(jìn)行剩余脫碳和氮化。其中對(duì)根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)退火階段的五個(gè)變化方案B.a)_B.e)進(jìn)行了研究。其中在經(jīng)過第一時(shí)間段A完成的第一退火階段中各自設(shè)置了目標(biāo)退火溫度T1并且在第二退火階段中各自設(shè)置了目標(biāo)退火溫度T2。這種情況下，連續(xù)完成的兩個(gè)退火階段的總持續(xù)時(shí)間t2也為150s。此外，第一退火步驟的第一階段包括以40°C /s的加熱速率快速加熱至各自的目標(biāo)退火溫度。
[0058]在圖1中，對(duì)于用來對(duì)比的電工鋼板樣品組A和其中一個(gè)變化方案B.a) -B.e)分別以實(shí)線和虛線示出了在第一退火步驟的退火過程中隨退火時(shí)間t的溫度進(jìn)程。
[0059]因此，這里舉例說明的、根據(jù)本發(fā)明的方法的變化方案的前兩個(gè)退火階段主要起到脫碳的作用并且優(yōu)化了和脫碳相關(guān)的氣體組成和溫度。根據(jù)溫度控制這樣以兩個(gè)階段進(jìn)行脫碳退火，即，首先在最先通過的前面區(qū)段中緩和地進(jìn)行脫碳，從而盡可能地避免晶粒增大，并且在隨后連續(xù)的區(qū)段中、在對(duì)于脫碳過程的效率來說最佳的溫度下繼續(xù)脫碳并結(jié)束脫碳。
[0060]不同的是，針對(duì)氮化優(yōu)化了根據(jù)本發(fā)明的方法的第三退火階段。與之同時(shí)少量地進(jìn)行了剩余脫碳。基本上通過選擇最佳的氣體組成而進(jìn)行針對(duì)氮化的第三退火階段的優(yōu)化，但也可以通過調(diào)節(jié)溫度而進(jìn)行優(yōu)化。示例性地，在圖1中，在一個(gè)小的溫度跳躍上可以看出相應(yīng)進(jìn)行的溫度控制，該溫度跳躍發(fā)生在退火時(shí)間t2結(jié)束之后。
[0061]具體來說，為了進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的退火處理變化方案B.a) -B.e)將連續(xù)退火爐的第一退火爐區(qū)段分成兩個(gè)同樣長(zhǎng)的溫度區(qū)域，因此各個(gè)待退火的鋼板樣品分別需要75s來通過這兩個(gè)溫度區(qū)域。與之對(duì)應(yīng)的是，在該試驗(yàn)中第一退火階段的持續(xù)時(shí)間h占150s的總持續(xù)時(shí)間t2的50%。
[0062]在各個(gè)樣品最先通過的、第一退火爐區(qū)段的第一溫度區(qū)域，在進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)過程中隨變化方案而改變目標(biāo)退火溫度，而在第二溫度區(qū)域、進(jìn)行第二退火階段的過程中分別設(shè)置了恒定為860°C的目標(biāo)退火溫度。根據(jù)本發(fā)明在連續(xù)退火爐的第一退火爐區(qū)段中進(jìn)行的兩個(gè)退火階段分別如同A組鋼板樣品的加工過程一樣在由氫氣/氮?dú)饣旌衔?PH2o/PH2=0.50)形成的潮濕氣氛下進(jìn)行。
[0063]然后如同A組對(duì)比樣品的處理，在第一退火爐區(qū)段之后的第二退火爐區(qū)段中、在氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌衔锝M成的潮濕氣氛中進(jìn)行30秒的脫碳退火和氮化退火。在第二退火步驟的這個(gè)過程中目標(biāo)退火溫度也為910°C。
[0064]在退火之后用氧化鎂涂覆樣品并且在50體積％的H2和50體積％的N2組成的退火氣氛中進(jìn)行最終退火。
[0065]在表2中，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的熱處理的每個(gè)變化方案a)_e)給出了在第一退火階段中分別設(shè)置的目標(biāo)退火溫度T1，在第一目標(biāo)退火溫度和第二退火階段的目標(biāo)退火溫度之間的溫度差Λ Τ，以及在800A/m情況下、以特斯拉為單位的極化強(qiáng)度J.，和在1.7T的極化強(qiáng)度和50Hz的頻率下、以W/Kg為單位的磁滯損耗Pu。已表明，根據(jù)本發(fā)明制得的電工鋼板比經(jīng)傳統(tǒng)方式退火處理的樣品具有更好的性能，并且和根據(jù)a) -e)中的哪個(gè)變化方案制得無關(guān)。
[0066]實(shí)施例2:
[0067]以前述方式，將熔融液I制成的熱軋帶鋼在1130°C /900°C進(jìn)行具有兩個(gè)階段熱軋帶鋼退火，將熔融液2制成的熱軋帶鋼在980°C進(jìn)行具有一個(gè)階段熱軋帶鋼退火。然后將熱軋帶鋼以87%的變形度在一個(gè)階段中冷軋成0.285mm厚的冷軋帶鋼。從獲得的冷軋帶鋼中分割出鋼板樣品。
[0068]這種情況下，用作對(duì)比將冷軋帶鋼中分割出的A組電工鋼板樣品同樣在840°C的溫度下、在潮濕的氫氣/氮?dú)饣旌蠚夥?Ρ./ΡΗ2=0.45)中持續(xù)退火150秒。然后在860°C、潮濕的氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌蠚夥罩羞M(jìn)行30秒的剩余脫碳退火和氮化退火。接著如同實(shí)施例I在910°C進(jìn)行氮化和剩余脫碳。
[0069]根據(jù)本發(fā)明將第二組B的樣品在`同樣的氣氛中、在連續(xù)退火爐的第一過程中分兩個(gè)階段進(jìn)行退火。其中第一退火爐區(qū)域的溫度設(shè)為810°C (ΔΤ=30°Οο這種情況下也示出了五個(gè)變化方案B.a) -B.e)。在退火時(shí)間I1中將第二退火部分的目標(biāo)退火溫度提高到840°C，該退火時(shí)間在變化方案B.a)中為120s (退火時(shí)間比&八2=80%)，在變化方案B.b)中為90s (&八2=60%)，在變化方案B.c)中為75s (&八2=50%)，在變化方案B.d)中為45s(&八2=30%)，以及在變化方案B.e)中為30s (1,/^=20%)?然后如同實(shí)施例1，也在910°C進(jìn)行氮化和剩余脫碳。
[0070]然后用氧化鎂分別涂覆電工鋼板樣品并且在50體積％的H2和50體積％的N2組成的退火氣氛下進(jìn)行最終退火。
[0071]對(duì)于以根據(jù)本發(fā)明的方式由熔融液I和2制得的樣品，在圖2中示出了其隨根據(jù)本發(fā)明的第級(jí)退火階段的退火時(shí)間h變化的極化強(qiáng)度J.。
[0072]實(shí)施例3:
[0073]將熔融液I和2的熱軋帶鋼在950°C進(jìn)行具有一個(gè)階段的熱軋帶鋼退火。然后進(jìn)行具有一個(gè)階段的冷軋，生成具有0.165mm最終厚度的冷軋帶鋼。從獲得的冷軋帶鋼中分割出鋼板樣品。
[0074]將冷軋帶鋼中分割出的第一組A的鋼板樣品在880°C的溫度下、潮濕的氫氣/氮?dú)饣旌蠚夥罩?PHa/PiE=0.44)進(jìn)行持續(xù)130秒的退火。然后在900°C、潮濕的氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌蠚夥罩羞M(jìn)行30秒的退火。在這第二個(gè)退火步驟過程中一方面進(jìn)行剩余脫碳以及另一方面進(jìn)行氮化。
[0075]在相同的氣氛下、用于前述試驗(yàn)的連續(xù)退火爐的第一過程部分中將第二組B的鋼板樣品分兩個(gè)階段進(jìn)行退火，其中將持續(xù)至第70秒U(xiǎn)1A2~55%)的第一退火階段過程中的目標(biāo)退火溫度設(shè)置為850°C以及隨后的從第70秒持續(xù)至第130秒的第二退火階段中的目標(biāo)退火溫度設(shè)置為880°C。然后如同實(shí)施例1，也在900°C分別進(jìn)行氮化和剩余脫碳。
[0076]在電工鋼板樣品的退火處理之后，分別用氧化鎂涂覆鋼板樣品并且在50體積％的H2和50體積％的N2組成的退火氣氛下進(jìn)行最終退火。
[0077]在表3中總結(jié)了根據(jù)本發(fā)明并用作對(duì)比而制成的樣品的磁性能J8cic^PP1T這里也示出了根據(jù)本發(fā)明制得的產(chǎn)品的優(yōu)越性。
[0078]實(shí)施例4:
[0079]將以前述方式由熔融液3制得的熱軋帶鋼在1070°C /950°C進(jìn)行具有兩個(gè)階段的熱軋帶鋼退火并且以一個(gè)階段冷軋成具有0.215_最終厚度的冷軋帶鋼。從獲得的冷軋帶鋼中分割出鋼板樣品。
[0080]在870°C的溫度下、由潮濕的氫氣/氮?dú)饣旌衔锝M成的氣氛中(Ρ./ΡΗ2=0.51)將第一組A的鋼板樣品進(jìn)行持續(xù)120秒的退火。然后在910°C、由潮濕的氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌衔锝M成的氣氛中進(jìn)行30秒的退火，在該退火過程中一方面進(jìn)行剩余脫碳以及另一方面進(jìn)行氮化。
[0081]根據(jù)本發(fā)明在以根據(jù)本發(fā)明的方式劃分成兩個(gè)階段的第一退火步驟中、在所用到的連續(xù)退火爐的第一退火爐區(qū)段中將第二組B的鋼板樣品在潮濕的氫氣/氮?dú)饣旌衔?Ph2o/Ph2=0.51)中進(jìn)行退火。其中將持續(xù)至第65秒的第一退火階段的目標(biāo)退火溫度設(shè)置為850°C，而將從第70秒持續(xù)至第120秒的第二退火階段的目標(biāo)退火溫度設(shè)置為870°C。在第一退火爐區(qū)段中以這種方式分兩個(gè)階段完成的第一退火步驟結(jié)束之后，將鋼板樣品在910°C、潮濕的氨氣/氫氣/氮?dú)饣旌衔镏羞M(jìn)行氮化和剩余脫碳。
[0082]然后將所有鋼板用氧化鎂進(jìn)行涂覆并且在50體積％的H2和50體積％的N2組成的退火氣氛中進(jìn)行最終退火。
[0083]在所述實(shí)施例中，第一退火步驟的第一退火階段如同前述實(shí)施例包括將鋼板樣品快速加熱至第一退火階段的目標(biāo)退火溫度。為了體現(xiàn)加熱速率“AHR”的影響，在所述實(shí)施例4中在四個(gè)不同的試驗(yàn)中在其它都不變的情況下使加熱速率AHR進(jìn)行變化。
[0084](試驗(yàn)4.1:AHR=70°C /s ;試驗(yàn) 4.2 =AHR= 150 °C /s ;試驗(yàn) 4.3:AHR=300°C /s ;試驗(yàn)
4.4:AHR=500°C /s)。
[0085]在表4中總結(jié)了這樣獲得的電工鋼板的磁性特征值。
[0086]
【權(quán)利要求】
1.一種用來制造晶粒取向的、針對(duì)電工用途的電工扁鋼產(chǎn)品的方法，所述方法包括以下工序: a)生成熔融鋼液，所述鋼液除了鐵和不可避免的雜質(zhì)還含有(以重量％示出)
S1:2.5-4.0%、
C:0.02-0.1%、
Al:0.01-0.065%、
N:0.003-0.015%, 還選擇性地含有 -不超過0.30%的Mn、 -不超過0.05%的T1、 -不超過0.3%的P、 -在S、Se中的一種或多種元素，其總含量最高為0.04%、 -在As、Sn、Sb、Te、Bi中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.2%、 -在Cu、N1、Cr、Co、Mo中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.5%、 -在B、V、Nb中的一種或多種元素，其含量分別不超過0.012%， b)在連鑄機(jī)中將熔融液澆鑄成鋼條， c)從澆鑄成的鋼條中分割出至少一塊薄板坯， d)將薄板坯加熱至1050°C-1300°C, e)在熱軋生產(chǎn)線中將薄板坯熱軋成具有0.5-4.0mm厚度的熱軋帶鋼， f)冷卻熱軋帶鋼， g)將熱軋帶鋼纏繞成卷材， h)將熱軋帶鋼冷軋成具有0.15-0.50mm最終厚度的冷軋帶鋼， i)對(duì)生成的冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳退火和氮化退火， j)在經(jīng)退火的冷軋帶鋼表面上涂覆退火隔離劑， k)使涂覆了退火隔離劑的冷軋帶鋼最終退火從而形成高斯織構(gòu)， 其特征在于， -在工序i)過程中將冷軋帶鋼在至少兩個(gè)階段中進(jìn)行退火， -第一退火階段在第一時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行并且包括將冷軋帶鋼從起始溫度開始加熱至第一目標(biāo)退火溫度并隨后將經(jīng)加熱的冷軋帶鋼保持在所述目標(biāo)退火溫度， -第二退火階段在第二時(shí)間段中持續(xù)進(jìn)行，其中將冷軋帶鋼首先加熱至第二目標(biāo)退火溫度并且隨后保持在所述目標(biāo)退火溫度， -第一目標(biāo)退火溫度比第二目標(biāo)退火溫度低10-50°C， 以及 -第一時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間為包括第一和第二時(shí)間段的退火處理總持續(xù)時(shí)間的30-70%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一目標(biāo)退火溫度比第二目標(biāo)退火溫度低 10-30 0C ο
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間是退火處理總持續(xù)時(shí)間的30-60%。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第一退火階段中將冷軋帶鋼以25-500°C /s的加熱速率從起始溫度加熱至第一目標(biāo)退火溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述加熱速率至少為200°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，感應(yīng)地進(jìn)行冷軋帶鋼的加熱。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在工序i)中可以連續(xù)地完成第一和第二退火階段并且隨后進(jìn)行進(jìn)一步的退火步驟，在所述進(jìn)一步的退火步驟中使冷軋帶鋼進(jìn)行脫碳退火和氮化退火。
8.根據(jù)權(quán)利要 求7所述的方法，其特征在于，第一和第二退火階段在工序i)中作為單純的脫碳退火而進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C21D8/12GK103748240SQ201280033436
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月6日
【發(fā)明者】海納·施拉普爾斯, 托爾斯滕·克連克, 克里斯托夫·霍爾茨阿普費(fèi)爾, 盧德格爾·拉恩 申請(qǐng)人:蒂森克虜伯電工鋼有限公司