≥1.94t的高磁感取向硅钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种取向娃钢及生产方法，具体地属于一种I. 94T的高磁感取 向硅钢及生产方法，其生产工艺适应性宽泛。
【背景技术】
[0002] 目前，常用的高磁感取向硅钢（即HiB钢）制造方法有：高板坯加热温度（1350°C以 上)HiB钢制造方法、中板坯加热温度（1350°C?1200°C之间)HiB钢制造方法和低板坯加热 温度（1200°C以下）HiB钢制造方法。第一种方法板坯加热温度过高，为了获得稳定优良的 磁性能，板坯加热温度甚至需要1400°C以上，生产过程中会带来板坯烧损多、能源消耗大、 加热炉维护费用高等问题，生产成本高，成材率低。而第二种方法在降低板坯加热温度后， 既要严格控制炼钢和热轧工艺，以严格控制抑制剂，又要在脱碳退火后进行渗氮处理，补充 抑制剂。该方法工艺适用范围窄，很难得到稳定的性能。
[0003] 随着研究的不断深入，低板坯加热温度（1200°c以下）下制造 HiB钢方法的研究越 来越多,主要有以下基本内容： 日本新日铁小松肇等（日本公开特许公报，昭62-40315,1987)较早发明了取向硅钢的 后天渗氮法。通过在MgO中添加5%-10%MnN或氮化锰铁作为渗氮剂，使钢带中渗氮，形成一 批细小（Al，Si )N，从而增加抑制剂数量，得到良好的磁性能。但在卷紧的钢卷中，气氛均匀 性很难保证，气氛置换需要很长时间。而如果降低卷紧程度，又会出现温度不均匀和渗氮不 均匀的问题。
[0004] 新日铁小林尚等人在1990年公开了一种低温板坯加热方法制造高磁感取向硅钢 的方法（日本公开特许公报，平2-247331，1990)，该方法板坯加热温度低于1200°C，可以实 现大生产。同时，可以避免最终产品底层的点状漏金等缺陷。该发明采用一种新型渗氮方 法，在脱碳退火后进行渗氮处理，渗氮气氛中NH 3含量0. 1-10%。渗氮后钢带中形成氮化物 (Al, Si) N，可以补偿因低板坯加热温度所带来的抑制剂不足。专利中规定了钢带成分范 围、渗氮气氛控制、渗氮温度和时间的控制、得到稳定二次再结晶及良好底层附着性的工艺 条件。但该发明认为决定磁感应强度的主要因素是渗氮量，没有考虑抑制剂状态的影响，没 有解释影响二次再结晶质量的真正原因。
[0005] 关于成分方面，高桥延幸，黑木克郎认为在钢成分添加 Sn或Sb时（日本公开特许 公报，平4-329829,1992 ;黑木克郎，日本公开特许公报，平6-108150,1994)，可以增强抑制 作用，促使二次再结晶更完善同时减小二次再结晶尺寸，有效改善铁损性能，但底层质量会 变坏，为此添加了 0. 05-0. 15%的Cr,以促进脱碳退火时的氧化，提高总氧量。其添加 Cr虽 然能促进内氧化层（Fe2Si04和Si02)的形成，但添加 Cr不仅会增加生产成本，还会降低 材料的磁感应强度。
[0006] 高桥延幸，吉富康成，黑木克郎等人深入研究了渗氮法生产高磁感取向娃钢（日本 公开特许公报，平7-118746,1995 ;US Patent 5759293-1998)，指出在75%H2+N2的气氛中进 行脱碳退火，水氢比控制在0. 3-0. 5,温度为830-850°C。控制脱碳退火后初次再结晶晶粒 直径19-25_。初次再结晶晶粒尺寸过大，二次再结晶不完善，性能恶化；初次再结晶晶粒 尺寸过小，二次再结晶取向度不佳，磁感低。另外，控制初次晶粒直径变动系数(即晶粒尺寸 不均匀性)小于0.6也很重要。晶粒不均匀度过大时，二次晶粒形核核长大困难。初次再结 晶尺寸要和渗氮量配合控制，尺寸小时要求渗氮量低，尺寸大时要求渗氮量高。而且需要测 量热轧板常化后钢内AlN中的N含量，并根据此N含量和钢中的总N量来确定最佳脱碳退 火温度和时间，以得到与之相匹配的最佳初次再结晶尺寸。但是他们没有对抑制剂状态进 行控制，仅靠钢内AlN中的N含量及脱碳退火温度的控制是不够的，一旦热轧条件改变，将 无法得到稳定相同的结果。
[0007] 原势二郎、牛神義行等人研究认为（日本金属学会志，1995, 59 (9):917-924)，渗氮 法生产高磁感取向硅钢时，初次再结晶尺寸会影响二次再结晶开始温度，从而影响二次晶 粒的取向度，最终影响磁感应强度。初次再结晶尺寸越大，渗氮量越高时，二次再结晶开始 温度越高，平均晶粒尺寸每增大1mm，二次再结晶开始温度就提高9. 6°C。而二次再结晶开 始温度最佳范围为1070-1085°C，此时S9晶界最易移动，形成的二次晶粒位向最准确，最终 性能最好。如果初次再结晶尺寸过大，二次再结晶不稳定，磁感会急剧恶化。他们解释了初 次再结晶对二次再结晶的影响，但忽略了更深层次的材料参数的影响，即抑制剂状态的影 响。如果渗氮条件不同，仅控制渗氮量，是不能保证性能稳定优良。
[0008] 牛神義行，黑木克郎等人通过研究，认为渗氮法生产高磁感取向硅钢在脱碳退火 时，控制水氢比在0. 25-0. 7范围，渗氮容易且B_高，应为此条件下是较疏松的Fe 2Si04 形成区（日本公开特许公报，平2-274813,1990)。深入研究认为（日本公开特许公报，平 9-256051，1997)，还要控制脱碳退火后的织构，在合适的冷轧压下率范围内，冷轧压下率增 大，脱碳退火快升温和提高退火温度都可使{411}晶粒增多，保证1{111}/1 {411}小于3， 则以后形成的高斯取向更准，B8提高。为了控制I {111}/1 {411}，牛神義行，中村修一又提 出了脱碳退火升温的快速加热（日本公开特许公报，2002-60842)，以大于40°C /s的速度快 速升温，均热段820_850°C，水氢比0. 3-0. 6,控制氧化层中总氧量小于2. 3g/m2,渗氮量大于 180ppm，[N] / [Al]不小于2/3,此时可以得到优良稳定的磁感性能。快速升温的目的是保证 I {111}/1 {411}小于3,控制织构以得到好的高斯取向，同时减小二次晶粒尺寸，降低铁损。 但快速加热使初期氧化状态发生变化，可能造成后续氧化增加，影响抑制剂的稳定性，造成 二次再结晶不稳。为此要控制氧化层中的总氧量小于2. 3g/m2。当Si含量提高或冷轧压下 率增加时，要进一步提高升温速度，适当提高渗氮量，以保证优良的磁感性能。但快速加热 需要增加特殊装置，增加了生产成本；另外快速加热会影响氧化层的形成过程，使氧化层的 控制更加复杂。
[0009] 以上各专利文献描述了低板坯加热温度生产HiB钢技术方面的主要内容，都是针 对某个或某些生产工艺进行规定，最终得到良好的二次再结晶。但都没有对影响二次再结 晶的最重要因素--抑制剂--进行细致描述和规定。所以在实施过程中，如果其他工艺 有变化，二次再结晶质量很可能也变化，方法适应性不强。
【发明内容】
[0010] 本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在不添加 Cr的条件下，磁感应强度能 达到B8c?彡I. 94T，P^^<0. 88 W/kg，且工艺适应范围宽泛的高磁感取向硅钢及生产方法。
[0011] 实现上述目的的措施： 一种民。。彡1.94T的高磁感取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C :0.045%? 0. 075%、Si :2. 95% ?3. 35%、Mn :0. 05% ?0. 20%、S :0. 005 ?0. 015%、N :0. 004% ?0. 010%、 Sn :0· 03% ?0· 10%、Cu :0· 01% ?0· l%、Als :0· 020% ?0· 034%，其余为 Fe 及不可避免的杂 质。
[0012] 生产一种B8tltl彡I. 94T的取向硅钢