專利名稱：采用帶坯連鑄生產(chǎn)(110)
晶粒取向電工鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶材的制備方法，該帶材適合于通過(guò)進(jìn)一步處理制備出鐵損低且磁導(dǎo)率高的晶粒取向電工鋼，所述方法中，通過(guò)將鋼熔體首先澆注成薄板或者帶材制備出所述鋼。隨后，再對(duì)其進(jìn)行加工，制備出具有要求厚度的帶材成品。所述帶材成品優(yōu)選進(jìn)行至少一次導(dǎo)致磁性能提高的退火處理，從而使得本發(fā)明的薄鋼板適于在電氣機(jī)械例如電動(dòng)機(jī)或者變壓器中使用。
特別是，本發(fā)明涉及一種帶材的制備方法，該帶材適合于通過(guò)進(jìn)一步處理，制備出cube-on-edge(斜向立方體)取向電工鋼帶或薄板。根據(jù)米勒指數(shù)，Cube-on-edge取向指的是(110)
。特別是，本發(fā)明提供一種由薄帶材例如連鑄薄帶材制備(110)
晶粒取向電工鋼的方法。對(duì)該鑄造薄帶材進(jìn)行加工，以便促使自帶材表面層(S＝0)至帶材1/4厚度(S＝0.2-0.3)處發(fā)生再結(jié)晶。此處使用的術(shù)語(yǔ)S被用作沿帶材或者薄板厚度方向的平面位置的參照。在本公開(kāi)所用形式中，位置S＝0指的是恰在帶材表面或者厚度為0％處的平面厚度位置。S＝0.2-0.3指的是位于帶材厚度20-30％處的平面位置。S＝0.5指的是位于帶材厚度一半處的平面厚度位置。
背景技術(shù)：
晶粒取向電工鋼在各種電氣機(jī)械和裝置，特別是變壓器中，被廣泛地用作磁芯材料，在上述裝置中，可以利用在與薄板軋制方向平行的薄板方向取向性極高的磁性能。晶粒取向電工鋼的典型用途包括電力變壓器、配送變壓器、大發(fā)電機(jī)以及各種小型變壓器中的磁芯。磁芯結(jié)構(gòu)可以包括剪裁的平迭片結(jié)構(gòu)、纏繞磁芯、大發(fā)電機(jī)中的分段迭片結(jié)構(gòu)，以及″E″和″I″型結(jié)構(gòu)。
晶粒取向電工鋼的性能典型地以一種稱作鐵損的磁性能為特征，該性能是在交流電(AC)場(chǎng)磁化期間功率損耗的量度。鐵損是消耗在磁芯鋼中而對(duì)設(shè)備的作功沒(méi)有貢獻(xiàn)的電能。據(jù)報(bào)道，在SI體系，鐵損的單位是瓦特/公斤，而使用英制體系，則其單位是瓦特/磅。晶粒取向電工鋼的鐵損可能與如下因素有關(guān)薄板的體積電阻率和薄板成品的技術(shù)特性如薄板厚度、薄板(110)
結(jié)晶織構(gòu)的質(zhì)量以及影響磁疇壁間距的內(nèi)因和外因如薄板成品中(110)
晶粒的尺寸、在薄板成品上是否存在產(chǎn)生張力的涂層或者對(duì)薄板成品表面進(jìn)行二次處理例如激光劃線。
生產(chǎn)晶粒取向電工鋼要求強(qiáng)有力且可預(yù)測(cè)的能夠促進(jìn)二次晶粒生長(zhǎng)的條件。產(chǎn)生高質(zhì)量(110)
晶粒取向的兩個(gè)必不可少的條件是(1)薄鋼板在進(jìn)行發(fā)生稱作二次晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的最終退火高溫部分之前，必須具有存在要求取向的再結(jié)晶晶粒組織；以及(2)存在晶粒長(zhǎng)大抑制劑，以便限制在最終退火步驟中，二次晶粒長(zhǎng)大基本完成之前，發(fā)生一次晶粒長(zhǎng)大。第一個(gè)前提條件要求薄鋼板，特別是薄鋼板的表面以及靠近表面區(qū)域具有適合于二次晶粒長(zhǎng)大的再結(jié)晶晶粒組織和結(jié)晶織構(gòu)。發(fā)生強(qiáng)烈的二次晶粒長(zhǎng)大的(110)
晶粒典型地位于薄鋼板的這些表面以及靠近表面區(qū)域。第二個(gè)前提體條件要求存在一種相，該相能夠抑制一次晶粒長(zhǎng)大，同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)大(110)
晶粒而將一次晶粒吞食掉。彌散分布的細(xì)小顆粒，例如硫化錳和/或硫化硒、氮化鋁或者它們的組合都是有效且公知的具有抑制一次晶粒長(zhǎng)大作用的手段。
晶粒取向電工鋼的進(jìn)一步特征在于所使用的晶粒生長(zhǎng)抑制劑的類型、所使用的處理步驟以及所達(dá)到的磁性能水平。典型地，根據(jù)薄鋼板成品獲得的磁導(dǎo)率水平，晶粒取向電工鋼分成兩類傳統(tǒng)(或者常規(guī))的晶粒取向鋼和高磁導(dǎo)率的晶粒取向鋼。
晶粒取向電工鋼的磁導(dǎo)率受薄鋼板成品的晶體取向質(zhì)量的影響。對(duì)晶粒取向電工鋼進(jìn)行加工，可導(dǎo)致大部分晶粒按下述方式排列，即包含每個(gè)晶粒的單位立方體的棱邊在cube-on-edge位置與軋制方向平行，而面角對(duì)角線沿橫向排列。由于每個(gè)立方體最容易沿其棱邊，
方向磁化，因此，取向電工鋼的磁性能典型地在軋制方向最佳。每個(gè)立方體的面角對(duì)角線，[110]方向典型地比立方體棱邊更難于磁化，而且，立方體對(duì)角線，[111]方向一般最難磁化。因此，在典型的晶粒取向電工鋼中，磁性能典型地在軋制方向最佳，與軋制方向呈90°角方向較差，呈55°角方向最差。晶粒取向電工鋼的磁導(dǎo)率典型地在796A/m的磁場(chǎng)密度下測(cè)定，其是在成品薄鋼板軋制方向上(110)
晶粒取向質(zhì)量的量度。
在796 A/m的磁場(chǎng)密度下測(cè)得的傳統(tǒng)晶粒取向電工鋼的磁導(dǎo)率大于1700但小于1880。常規(guī)晶粒取向電工鋼典型地含有相互結(jié)合形成主要晶粒生長(zhǎng)抑制劑的錳和硫(和/或硒)，并且采用一個(gè)或者兩個(gè)冷減薄步驟進(jìn)行加工，其中，在兩個(gè)冷減薄步驟之間典型地存在一個(gè)退火步驟。鋁一般低于0.005％，其它元素例如銻、銅、硼和氮可以用作上述抑制劑體系的補(bǔ)充，提供抑制晶粒長(zhǎng)大作用。傳統(tǒng)的晶粒取向電工鋼在本領(lǐng)域眾所周知。美國(guó)專利5,288,735和5,702,539(在此引入作為參考)介紹了制備傳統(tǒng)晶粒取向電工鋼的示例性方法。
在796 A/m的磁場(chǎng)密度下，高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼的磁導(dǎo)率典型地大于1880但小于1980。高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼典型地含有相互結(jié)合形成主要晶粒生長(zhǎng)抑制劑的鋁和氮，并且采用一個(gè)或者兩個(gè)冷減薄步驟進(jìn)行加工，其中，在最終冷減薄步驟之前，典型地采用一次退火步驟?？梢允褂闷渌奶砑觿员銓?duì)氮化鋁相的晶粒長(zhǎng)大抑制作用進(jìn)行補(bǔ)充。這樣的添加劑可以包括錳、硫和/或硒、錫、銻、銅和硼。高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼在本領(lǐng)域眾所周知。美國(guó)專利3,853,641和3,287,183(在此引入作為參考)介紹了制備高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼的示例性方法。
晶粒取向電工鋼典型采用鑄錠或者連鑄板坯作為原材料來(lái)制備。采用這些傳統(tǒng)制備方法對(duì)晶粒取向電工鋼進(jìn)行加工，其中將原料鑄造板坯或者鑄錠在高溫，典型地在約2192-2552°F(1200-1400℃)的溫度下進(jìn)行加熱，并且，熱軋成帶材，帶材厚度典型地約為0.06-0.16″(1.5-4.0mm)，適合于進(jìn)一步加工。
板坯重新加熱會(huì)使晶粒長(zhǎng)大抑制劑溶解，它們隨后又會(huì)析出形成細(xì)小彌散的晶粒長(zhǎng)大抑制劑相。所述抑制劑的析出可以在熱軋步驟對(duì)熱軋帶材進(jìn)行退火和/或?qū)滠垘Р倪M(jìn)行退火期間完成期間或者之后。在制備晶粒取向電工鋼時(shí)，可以在為了準(zhǔn)備熱軋對(duì)板坯或鑄錠重新加熱之前，對(duì)板坯或鑄錠進(jìn)行開(kāi)坯碾壓(breakdown rolling)。美國(guó)專利3,764,406和4,718,951(在此引入作為參考)介紹了為了制備晶粒取向電工鋼使用的開(kāi)坯碾壓、板坯重新加熱和帶材熱軋的示例性現(xiàn)有技術(shù)方法。
此外，所述帶材通常進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)冷減薄步驟。帶材在多個(gè)冷減薄步驟之間進(jìn)行退火。該加工的最終結(jié)果是獲得了一種薄板材料，該材料厚度典型地約為0.06-0.16″(1.5-4.0mm)，適合于進(jìn)一步加工。
用來(lái)生產(chǎn)晶粒取向電工鋼的典型傳統(tǒng)方法包括熱軋帶材退火、熱軋或者熱軋并退火的帶材的酸洗、一個(gè)或多個(gè)冷軋步驟、兩次冷軋步驟之間的退火步驟以及兩次冷軋步驟之間或者冷軋至最終厚度之后的脫碳退火步驟。脫碳的帶材隨后采用退火隔離劑涂層進(jìn)行涂覆并且進(jìn)行高溫最終退火步驟，該步驟中產(chǎn)生(110)
晶粒取向。
帶坯連鑄方法有利于制備晶粒取向電工鋼，因?yàn)槟軌蚴∪ヒ恍┯脕?lái)制備適合進(jìn)一步處理的帶材的傳統(tǒng)處理步驟。用來(lái)制備碳鋼和不銹鋼的帶坯連鑄裝置和方法在本領(lǐng)域眾所周知，例如美國(guó)專利6,257,315；6,237,673；6,164,366；6,152,210；6,129,136；6,032,722；5,983,981；5,924,476；5,871,039；5,816,311；5,810,070；5,720,335；5,477,911；5,049,204，在此引入所有這些專利作為參考。
當(dāng)采用帶坯連鑄方法時(shí)，至少使用一個(gè)鑄造軋輥，并且優(yōu)選兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的鑄造軋輥制備厚度小于約0.39″(10mm)，優(yōu)選小于約0.20″(5mm)，更優(yōu)選小于約0.12″(3mm)的帶材?？梢允〉舻奶幚聿襟E包括(但不限于此)板坯或鑄錠的鑄造、板坯或鑄錠的重新加熱、板坯或鑄錠的開(kāi)坯軋制、熱粗軋和/或熱軋帶材軋制。此外，由于結(jié)合使用制備碳鋼和不銹鋼時(shí)鑄造薄帶的熱軋，從而最大程度地減小了所必需的熱軋壓下量。
本領(lǐng)域眾所周知的是，對(duì)于碳鋼和不銹鋼，對(duì)鑄造薄帶進(jìn)行熱軋至薄鑄帶可能有利于改善帶材成品的表面特性。鑄造薄帶通常存在縮孔。為了獲得具有要求的物理和機(jī)械性能的帶材，必須將縮孔閉合。另外，存在紋理的鑄造軋棍通常用來(lái)直接鑄造帶材。鑄態(tài)帶材的表面粗糙度反映了鑄造軋輥的表面粗糙度，造成鑄造帶材的表面不能很好地滿足許多要求光滑、高質(zhì)量表面的場(chǎng)合的需要。
采用帶坯連鑄制備晶粒取向電工鋼與使用帶坯連鑄制備不銹鋼和碳鋼不同，因?yàn)閷?duì)于晶粒結(jié)構(gòu)、織構(gòu)和晶粒長(zhǎng)大抑制劑(例如MnS，MnSe，AIN等)的技術(shù)要求不同，它們是通過(guò)二次晶粒長(zhǎng)大過(guò)程制備要求的(110)
織構(gòu)的前提條件。因此，本發(fā)明提供由鑄造薄坯或者帶坯，制備適合于進(jìn)一步處理獲得高質(zhì)量(110)
晶粒取向電工鋼薄板的帶材的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明提供生產(chǎn)適合于進(jìn)一步處理獲得(110)
晶粒取向電工鋼的帶材的方法，包括如下步驟a.獲得厚度小于或等于約0.39英寸(10mm)的鑄造帶材；b.熱軋鑄造帶材；c.對(duì)熱軋后的帶材進(jìn)行退火；以及d.使應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1≥約6500；其中，
(K*)-1=(THBA)ln[e·0.15exp(7616THR)ln(tctf)]]]>THBA是帶材的退火溫度(單位絕對(duì)溫度°K)，TnR是帶材的熱軋溫度(單位絕對(duì)溫度°K)， 是熱軋應(yīng)變速率，ti是熱軋之前帶材的起始厚度，以及tf是熱軋之后帶材的最終厚度。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是實(shí)施例1的試樣的H-10磁導(dǎo)率與第二階段冷減薄量(真應(yīng)變)之間的關(guān)系圖。
圖2是實(shí)施例1在796A/m下的磁導(dǎo)率與冷軋至最終厚度的壓下量(％)之間的關(guān)系圖。
圖3是實(shí)施例2在796A/m下的磁導(dǎo)率與應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1計(jì)算值之間的關(guān)系圖。
發(fā)明詳述高質(zhì)量(110)
晶粒取向電工鋼薄板的生產(chǎn)要求在開(kāi)始二次晶粒長(zhǎng)大之前，薄鋼板必須具有再結(jié)晶的顯微組織，該組織中包括將在其它取向的一次晶?；w中形成(110)
二次晶粒的晶核，而所述其它取向的一次晶粒會(huì)很容易地因(110)
二次晶粒的長(zhǎng)大而被消耗掉。在傳統(tǒng)的厚板坯鑄造中，已知顯微組織和織構(gòu)的形成始于板坯的重新加熱和帶材熱軋階段。還知道在熱軋帶材的顯微組織中存在大量的未再結(jié)晶(或者“耐熱”)的晶粒，可能不利于在最終的晶粒取向電工鋼薄板中形成要求的(110)
取向。
當(dāng)使用單步驟的冷減薄方法時(shí)這種現(xiàn)象可能尤為強(qiáng)烈，因?yàn)樵摲椒ㄅc使用兩個(gè)或者更多的冷軋壓下和退火步驟時(shí)相比，織構(gòu)特別是(110)
晶核的形成較差。帶材表面(S＝0)以及近表面(S＝0.2-0.3)層處的顯微組織和再結(jié)晶織構(gòu)尤其重要，因?yàn)檎窃谶@些區(qū)域，最可能引發(fā)二次晶粒長(zhǎng)大。
對(duì)采用鑄造薄帶試樣制備的傳統(tǒng)晶粒取向電工鋼的顯微組織的研究證實(shí)除非已進(jìn)行了熱軋或者冷軋減薄步驟，否則鑄造帶材在退火期間不能充分再結(jié)晶。在約1697°F(925℃)下熱軋的鑄造薄帶，在約1832°F(1000℃)下退火之后，其表面(S＝0)以及近表面(S＝0.2-0.3)層處可顯現(xiàn)未發(fā)生充分的再結(jié)晶。對(duì)這些試樣采用一個(gè)或者兩個(gè)步驟的冷軋壓下進(jìn)行處理時(shí)，不能發(fā)生強(qiáng)烈的二次晶粒長(zhǎng)大，而且，在796W/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率典型地低于1800。
采用熱軋溫度與壓下量的適當(dāng)組合，能夠使鑄造、熱軋并退火的帶材在其表面和近表面層處發(fā)生顯著的再結(jié)晶。對(duì)這些試樣采用一個(gè)或者兩個(gè)步驟的冷軋減薄進(jìn)行處理時(shí)，能夠發(fā)生強(qiáng)烈的二次晶粒長(zhǎng)大，而且，在796 A/m下測(cè)得的磁導(dǎo)率典型地為1820-1850。
已發(fā)展了一個(gè)描述鑄造、熱軋和退火中使用的處理?xiàng)l件如何影響鑄造、熱軋并退火的薄帶的變形應(yīng)變/再結(jié)晶特性的數(shù)學(xué)模型。該模型描述了各處理參數(shù)之間的關(guān)系，所述參數(shù)允許制備具有適合于進(jìn)一步處理成晶粒取向電工鋼薄板的再結(jié)晶程度高的顯微組織的薄基材，特別是鑄造薄帶。
本發(fā)明的方法能夠?qū)Ω魈幚韰?shù)和要求加以確定，所述參數(shù)和要求包括鑄造帶材的厚度、鑄造帶材的熱軋溫度、熱軋時(shí)采用的壓下量和壓下率、以及鑄造并熱軋的帶材退火采用的溫度，能夠在冷軋之前獲得充分再結(jié)晶的顯微組織。本發(fā)明的方法有助于確定帶材鑄造、帶材熱軋、冷軋和熱軋帶材退火時(shí)獲得所需帶材厚度所必需的具體處理要求。采用本發(fā)明，能夠確定特別是在帶材鑄造時(shí)獲得高的生產(chǎn)率所需的參量。關(guān)于變形應(yīng)變/再結(jié)晶模型的構(gòu)造，部分基于美國(guó)專利4,718,951中介紹的一個(gè)數(shù)學(xué)模型，在此引入作為參考。那一模型針對(duì)的是優(yōu)化鑄造厚坯中的再結(jié)晶。
在本發(fā)明的方法中，可以對(duì)鑄造薄帶進(jìn)行熱軋和退火，以提供適合于進(jìn)一步加工成具有優(yōu)異磁性能的晶粒取向電工鋼的帶材。熱軋和退火可以作為兩個(gè)獨(dú)立的操作步驟出現(xiàn)，或者可以一前一后的順序進(jìn)行。當(dāng)在冷軋至最終厚度之前熱軋以及熱軋帶材退火的條件能夠使鑄造組織充分再結(jié)晶時(shí)，能夠獲得更好的磁學(xué)性能。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)熱軋時(shí)的變形條件進(jìn)行了模型化，以確定熱變形的要求，在這種情況下，熱軋?zhí)峁┑膽?yīng)變能足于使鑄造帶材發(fā)生廣泛的再結(jié)晶。該模型在方程I-VII中進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
熱軋?zhí)峁┑膽?yīng)變能可以作如下計(jì)算(I)---W=θcln(11-R)]]>其中，W是軋制時(shí)消耗的功，θc是鋼的條件屈服強(qiáng)度，R是以小數(shù)表示的軋制時(shí)采用的壓下量，即鑄造帶材的起始厚度(tc，單位mm)除以鑄造并熱軋的帶材的最終厚度(tf，單位mm)。熱軋時(shí)的真應(yīng)變可以進(jìn)一步計(jì)算為(II)ε＝K1W其中，ε是真應(yīng)變，K1是常數(shù)。將方程I代入方程II，熱軋時(shí)的真應(yīng)變可以計(jì)算為(III)---ϵ=K1θcln(tctf)]]>條件屈服強(qiáng)度θc與鑄造鋼帶熱軋時(shí)的屈服強(qiáng)度有關(guān)。熱軋時(shí)，發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，而且，因此，一般認(rèn)為本發(fā)明的方法中熱軋期間不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變硬化。但是，屈服強(qiáng)度與溫度和應(yīng)變速率密切相關(guān)，本申請(qǐng)人由此引入了一種基于Zener-Holloman關(guān)系的解決方案，從而根據(jù)變形溫度和也稱作應(yīng)變率的變形速率計(jì)算屈服強(qiáng)度，具體如下。
(IV)---θT=4.019ϵ·0.15exp(7616T)]]>其中，θTT是鋼在軋制期間溫度和應(yīng)變率補(bǔ)償?shù)那?qiáng)度， 是軋制應(yīng)變率，T是軋制時(shí)鋼的溫度(單位°K)。對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)，用方程IV中的θT替換方程III中的θc，獲得(V)---ϵ=K2ϵ·0.15exp(7616T)ln(tctf),]]>其中，K2是常數(shù)。
給定薄帶軋制中通常的變形梯度，經(jīng)常難于確定帶材表面(S＝0)以及近表面(S＝0.2-0.3)層處的具體應(yīng)變速率。因此，使用方程VI提供一種簡(jiǎn)化方法，計(jì)算熱軋中的平均應(yīng)變率 為(VI)---ϵ·m=K32πDnDtctc-tftc[1+14(tc-tftc)]]]>其中，D是工作軋輥的直徑(單位mm)，n是軋輥旋轉(zhuǎn)速度(單位轉(zhuǎn)/秒)，K3是常數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)用方程VI中的 替換方程V中的 來(lái)對(duì)上述表達(dá)式加以重新整理和簡(jiǎn)化，并且指定常數(shù)K1，K2和K3的值為1，由此可以計(jì)算出名義熱軋應(yīng)變量ε名義，如方程VII所示(VII)---ϵnominal=[2πntcD(tc-tf)(1.25-tf4tf)]0.15exp(7616T)ln(tctf)]]>模型的最后組元是根據(jù)方程VII提供給鑄造帶材的熱軋應(yīng)變?chǔ)琶x與退火之后帶材的再結(jié)晶晶粒尺寸dREX之間的關(guān)系。基于所建立的如方程VIII所示的再結(jié)晶法則，再結(jié)晶晶粒尺寸dREX也受鑄造帶材初始晶粒尺寸do與再結(jié)晶晶核形成和晶粒長(zhǎng)大的速率D的影響(VIII)dREX＝ε-1doD
另外，再結(jié)晶晶核形成和晶粒長(zhǎng)大的速率D依賴于退火時(shí)鋼內(nèi)部的擴(kuò)散過(guò)程，并且，因而也依賴于再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大的激活能QREX和退火溫度THBA，如方程IX所示(IX)---D=Doexp(-QREXRTHBA)]]>其中，R是波爾茲曼常數(shù)，Do是鐵擴(kuò)散速度的參考值。對(duì)于本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)do的變化似乎影響不大，因此，可以從方程VIII中將do去掉，這樣，就將方程VIII化簡(jiǎn)成(X)dREX＝C1ε-1D其中，C1是常數(shù)。為了匯聚在一個(gè)單一的變形應(yīng)變/再結(jié)晶模型中，將方程IX中的D替換到方程VIII中，并且可以重新整理成方程XI(XI)---1THBA=(R-QREX)ln(dREXϵC2)]]>其中，C2是常數(shù)。假設(shè)再結(jié)晶晶例尺寸為常數(shù)，則方程XI可以簡(jiǎn)化成(XII)---1THBA=C3lnϵ]]>其中，C3是將R，QREX，dREX和C2綜合一起的單一一個(gè)常數(shù)?？梢詫⒎匠蘕II進(jìn)一步整理成(XIII)---1THBA=C3lnϵ,]]>或者(XIV)---1C3=THBAlnϵ]]>
方程VII中的熱軋名義應(yīng)變，ε名義，可以替換到方程XIV中，獲得(XV)---(K*)-1=(THBA)ln[e·0.15exp(7616THR)ln(tctf)]]]>其中，(K*)-1被定義為變形應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，變形應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1大于或等于7000。在另一個(gè)實(shí)施方案中，變形應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1大于或等于8000。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以采用帶式連續(xù)退火對(duì)鑄造并熱軋的帶材進(jìn)行退火，其中，熱軋帶材的加熱溫度典型地高于約1472°F(800℃)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，熱軋帶材的加熱溫度典型地高于約1832°F(1000℃)，時(shí)間少于約10分鐘。
在本發(fā)明的方法中，采用任何本領(lǐng)域已知方法，更優(yōu)選采用雙輥帶坯連鑄法鑄造厚度約0.39″(10mm)或者更薄的薄帶或者帶材。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，采用在系列號(hào)為的共同未決的非臨時(shí)專利申請(qǐng)中介紹的方法對(duì)鑄造帶材進(jìn)行快速冷卻，所述非臨時(shí)專利申請(qǐng)的名稱為“Method of Continuously Casting Electrical SteelStrip With Controlled Spray Cooling”，于2002年9月13日提交，并且要求2001年9月13日提交的系列號(hào)為60/318,971的優(yōu)先權(quán)。
在本發(fā)明的方法中，可以將鑄造帶材直接冷卻至熱軋，優(yōu)選進(jìn)行單一道次熱軋所要求的溫度，或者，任選地，可以將鑄造并冷卻的帶材重新加熱至熱軋要求的溫度。鑄造帶材熱軋之前重新加熱的益處可能在于能夠降低或者消除在帶材鑄造之后冷卻期間或者在任何二次冷卻中帶材內(nèi)部產(chǎn)生的任何溫度梯度。隨后，對(duì)鑄造并熱軋后的帶材進(jìn)行退火，這是在本領(lǐng)域眾所周知的使晶粒組織顯著再結(jié)晶的另一種工藝。熱軋與退火工藝應(yīng)該使變形應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1大于或等于6500。
上述各工藝可以作為獨(dú)立工藝實(shí)施，或者部分或全部合并成一個(gè)連續(xù)有次序的工藝方法。
實(shí)施例1將一系列實(shí)驗(yàn)室爐次熔煉成表I中所示的組成物。將加熱至約1525-1565℃的鋼熔體鑄造成厚度為約2mm或3mm的薄板試樣，并且將其快速冷卻至低于700℃的溫度。
表I各爐次的組成-所有元素均為％(重量)

采用兩種方式處理薄板。2mm厚的薄板在1050℃下退火之后，鑄態(tài)狀態(tài)下進(jìn)行進(jìn)一步處理，而3mm厚的薄板則采用表II所示的條件熱軋成2mm的名義厚度。
表II

退火之前，首先在非氧化性氣氛中，將熱軋后的鑄造帶材加熱至約1035℃，并且進(jìn)行空冷，然后，再在約815℃、約900℃和約980℃的溫度下進(jìn)行壓下量為約30％，約40％和約50％的單道次熱軋。在約1050℃下對(duì)獲得的熱軋帶材進(jìn)行退火，獲得如表II所示的(K*)-1值，之后，進(jìn)行進(jìn)一步處理。
退火之后，將鑄態(tài)以及鑄造并熱軋的試樣冷軋至約0.45mm或約0.60mm的中間厚度。將進(jìn)行中間冷軋的試樣在約980℃下進(jìn)行中間退火，并且進(jìn)一步冷軋至約0.27mm的最終厚度。
隨后，在約875℃下，潮濕氫-氮?dú)夥罩?，?duì)冷軋?jiān)嚇舆M(jìn)行脫碳退火，退火時(shí)間應(yīng)充分長(zhǎng)，以便將碳含量降低至低于0.0025％，并且，采用主要由氧化鎂構(gòu)成的退火隔離劑涂層進(jìn)行涂覆。然后，在氫氣氛中，對(duì)脫碳并涂覆的薄板實(shí)施最終的高溫退火步驟，加熱至約1150℃并且保持約15個(gè)小時(shí)，以便使二次晶粒長(zhǎng)大，并且將雜質(zhì)例如硫和氮從晶粒取向電工鋼薄板成品中除掉。之后，在796 A/m下測(cè)試試樣的磁導(dǎo)率，結(jié)果如圖1所示。
所獲結(jié)果表明直接由鑄造并退火的帶材加工的試樣的二次晶粒長(zhǎng)大程度較差。而采用本發(fā)明的熱軋方法，鑄造、熱軋并退火的帶材，在796 A/m下具有非常好且一致的磁導(dǎo)率和相當(dāng)于0.27mm厚度的傳統(tǒng)晶粒取向電工薄板典型的鐵損。該磁導(dǎo)率數(shù)據(jù)也在圖2中示出，進(jìn)一步表明(K*)-1值大于或等于約6500時(shí)，能夠發(fā)生穩(wěn)定的二次晶粒長(zhǎng)大，而且，采用大于約7000的(K*)-1值，顯現(xiàn)更強(qiáng)烈的二次晶粒的長(zhǎng)大。
實(shí)施例2制備出具有如表III所示組成的鋼熔體，加熱至高于約1565℃并且采用雙輥帶坯連鑄機(jī)鑄造成厚度為約2.7mm的薄板。在帶材離開(kāi)鑄造工序之后，以低于約15℃/s的速度將帶材冷卻至約1230℃，在該溫度下，以約100℃/s的速度將鑄造帶材快速冷卻至低于約700℃的溫度。
然后，在低于約650℃的溫度下卷取鑄造帶材，并且隨后冷卻至環(huán)境溫度。
表III各爐次的組成-所有元素均為％(重量)

將鑄造材切制成一系列進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室處理的試樣，其中，將薄板在非氧化性氣氛中重新加熱至約1025℃，并且空冷至不同溫度，并且，采用單道次熱軋至表IV中所示的不同厚度。然后，在約1050℃下對(duì)獲得的熱軋帶材進(jìn)行退火，獲得約7000-9000的(K*)-1值。在熱軋帶材退火之后，將試樣冷軋至約0.56mm的中間厚度，在約980℃下退火，并且進(jìn)一步冷軋至約0.27mm的最終厚度。隨后，在約875℃下，潮濕氫-氮?dú)夥罩校瑢?duì)冷軋?jiān)嚇舆M(jìn)行脫碳退火，退火時(shí)間應(yīng)充分長(zhǎng)，以便將碳含量降低至低于0.0025％，并且，采用主要由氧化鎂(MgO)構(gòu)成的退火隔離劑涂層進(jìn)行涂覆。然后，在氫氣氛中，對(duì)脫碳并涂覆的薄板實(shí)施最終的高溫退火步驟，加熱至約1150℃并且保持約15個(gè)小時(shí)，以便使二次晶粒長(zhǎng)大，并且將雜質(zhì)例如硫和氮從晶粒取向電工鋼薄板成品中除掉。之后，在796 A/m下測(cè)試試樣的磁導(dǎo)率，結(jié)果如表IV所示。
所獲結(jié)果表明由采用本發(fā)明方法進(jìn)一步熱軋并退火的雙輥鑄造帶材加工的試樣的二次晶粒長(zhǎng)大程度良好。由表IV可看出本發(fā)明的鑄造、熱軋并退火的帶材在796 A/m下具有非常好且一致的磁導(dǎo)率，這是0.27mm厚度的傳統(tǒng)晶粒取向電工薄板的典型值。該磁導(dǎo)率數(shù)據(jù)也在圖3中示出，表明由于二次晶粒長(zhǎng)大更穩(wěn)定，能夠使(K*)-1值增至大于約6500的更好結(jié)果。
上述結(jié)果表明采用本發(fā)明的方法能夠獲得強(qiáng)烈的二次晶粒長(zhǎng)大，因而，可以采用鑄造、熱軋并退火的帶材制備具有良好磁性能的晶粒取向電工帶材。
表IV

權(quán)利要求
1.一種適合于進(jìn)一步加工獲得(110)
晶粒取向電工鋼的帶材的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟a.獲得厚度≤0.39英寸(10mm)的帶材；b.熱軋帶材；c.對(duì)帶材進(jìn)行退火；以及d.使應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K*)-1≥約6500；其中，(K*)-1=(THBA)ln[e·0.15exp(7616THR)ln(tctf)]]]>THBA是帶材的退火溫度(單位°K)，THR是帶材的熱軋溫度(單位°K)， 是熱軋應(yīng)變速率，ti是熱軋之前帶材的初始厚度，以及tf是熱軋之后帶材的最終厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，(K*)-1≥約7000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，(K*)-1≥約8000。
全文摘要
在由薄帶材例如連鑄薄帶材制備適合于進(jìn)一步加工成(110)
晶粒取向電工鋼的帶材的方法中，對(duì)所述鑄造薄帶材進(jìn)行處理，以促進(jìn)從帶材表面層(S=0)至帶材1/4厚度(S=0.2－0.3)處發(fā)生再結(jié)晶。對(duì)處理參數(shù)進(jìn)行選擇，以使得應(yīng)變/再結(jié)晶參數(shù)(K
文檔編號(hào)B21B3/02GK1564873SQ02819615
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者J·W·舍恩, G·S·胡普 申請(qǐng)人:Ak資產(chǎn)公司