一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法。
背景技术
取向硅钢通常含有3.0-3.4％的硅元素，由于硅的固溶强化作用使其冷轧加工性恶化。生产实践表明，由于取向硅钢韧脆转变对轧制温度极为敏感，在冷轧前3道次或是起车瞬间易发生脆断事故，对冷轧稳定性和生产效率提高产生不利影响，从而导致冷轧工序成为取向硅钢提质增效的技术瓶颈之一。除取向硅钢冷轧轧制工艺条件等外在因素外，其冷轧加工性能是影响成材率提高的主要内因。因此，通过调控轧前组织状态提高晶间结合强度和抑制裂纹萌生条件，改善冷轧加工性能是突破冷轧瓶颈的技术关键。
传统方法生产取向硅钢经热轧和常化处理后，造成冷轧轧前组织(尤其是带钢边部)易形成粗大表层晶粒、珠光体硬质相，造成晶间结合力弱化和组织不均匀变形产生裂纹萌生和扩展，进而导致冷轧加工性和成材率降低。本发明提供一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法，通过控制常化温度制度及冷却工艺实现轧前组织和边部组织的差异化调控，改善取向硅钢冷轧加工性和抑制边裂形成扩展的材料学条件，在提高冷轧成材率的同时，保障良好的产品磁性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法，改善取向硅钢冷轧加工性能，抑制边裂萌生扩展以提高冷轧成材率，同时保证产品质量的稳定可靠。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法，工艺流程为：冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、冷轧、脱碳渗氮、涂MgO、高温退火、涂绝缘层及热拉伸平整；具体包括以下步骤：
1)取向硅钢化学成分见表1；
表1：取向硅钢化学成分(wt.％)
2)冶炼及连铸：根据取向硅钢化学成分进行冶炼后，采用200-250mm铸坯厚度进行连铸；
3)热轧：铸坯在1120℃-1250℃保温200-300min后，粗轧中坯厚度35-45mm，精轧至1.80-2.30mm厚热轧板，终轧温度945℃-965℃，经层流冷却至560℃-600℃卷取；
4)常化：采用两段式常化工艺制度，一段常化温度1080℃-1120℃，时间为40-60s，二段常化温度为880℃-920℃，时间为120-250s，800℃-830℃开始进行带钢横向分段式冷却水分布细化边部组织，抑制取向硅钢冷轧边裂，带钢中部为中间段，中间段的两侧向带钢边部依次为外部段和边部段，中间段的冷却水量为50-85m3/h，外部段的冷却水量为25-50m3/h，边部段的冷却水量为0-25m3/h；
5)冷轧：经五道次轧制，将钢板冷轧至成品厚度；
6)脱碳渗氮：H2+N2混合加湿气氛进行脱碳处理，脱碳温度800℃-900℃，脱碳时间5-10min，并在820-910℃进行NH3渗氮处理后涂覆MgO涂液；
7)高温退火：在环形炉内进行高温退火，完成二次再结晶及净化退火；
8)热拉伸平整：经拉伸平整和涂绝缘层工艺制成取向硅钢成品，并检测磁性能。
步骤4)中所述中间段宽度为3/10-4/10带钢宽度，边部段宽度为1/10-2/10带钢宽度。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
采用0.040-0.060％C、3.10-3.30％Si，并结合对抑制剂元素0.150-0.200％Mn、0.0050-0.0070％S、0.0250-0.0300％Als控制抑制剂形成以保障成品性能，同时以0.010-0.030％P保证磁性并防止带钢脆化。
采用减小中坯厚度、提高终轧温度和卷取温度的方式调控热轧组织表层晶粒尺寸及第二相组织体积分数，通过对表层晶粒尺寸细化抑制裂纹的沿晶扩展、降低铁素体与珠光体之间不均匀形变产生的微裂纹，进而实现抑制其冷轧过程中裂纹的萌生条件。
通过控制带钢水冷开始温度和分段控制横向冷却水量的方式调控常化板表层粗大铁素体组织和珠光体体积分数。降低带钢水冷开始温度可有效减小表层铁素体晶粒尺寸、降低珠光体体积分数，有利于抑制带钢内部微裂纹形成。通过分段式冷却调控方式，带钢边部珠光体体积分数进一步降低，使得材料组织条件对边裂形成扩展的抑制作用增强。
本发明通过对热轧中坯厚度、终轧温度及卷取温度，常化冷却水量及控制方式的调控，使轧前表层晶粒尺寸降低5-10μm、珠光体体积分数降低6％，轧材冷轧加工性明显改善、成材率可提高8％以上。通过后续冷轧、脱碳退火和高温退火等工序处理，可保证完善的二次再结晶组织及良好磁性能。
附图说明
图1中a为实施例2的热轧表层显微组织图，相应晶粒尺寸为23.71μm、珠光体体积分数5.26％；b为实施例2的热轧亚表层显微组织图，相应晶粒尺寸为16.46μm、珠光体体积分数8.15％；c为实施例2的热轧心层显微组织图，相应晶粒尺寸为9.75μm、珠光体体积分数10.25％。
图2中a为比较例3的热轧表层显微组织图，相应晶粒尺寸为25.47μm、珠光体体积分数11.83％；b为比较例3的热轧亚表层显微组织图，相应晶粒尺寸为23.48μm、珠光体体积分数13.54％；c为比较例3的热轧心层显微组织图，相应晶粒尺寸为21.87m、珠光体体积分数18.27％。
图3中a为实施例2的常化表层显微组织图，相应晶粒尺寸为39.30μm、珠光体体积分数2.15％；b为实施例2的常化亚表层显微组织图，相应晶粒尺寸为22.88μm、珠光体体积分数10.53％；c为实施例2的常化心层显微组织图，相应晶粒尺寸为22.12m、珠光体体积分数13.89％。
图4中a为比较例3的常化表层纤维组织图，相应晶粒尺寸为40.57μm、珠光体体积分数4.78％；b为比较例3的常化亚表层纤维组织图，相应晶粒尺寸为25.31μm、珠光体体积分数10.96％；c为比较例3的常化心层纤维组织图，相应晶粒尺寸为10.79m、珠光体体积分数17.19％。
图5为实施例2成品组织图，成品发生完全二次再结晶，磁性能达AG100。
图6为比较例3成品组织图，成品发生完全二次再结晶，磁性能达AG100。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
一种提高取向硅钢冷轧加工性的生产方法，包括以下步骤：
1.工艺流程
冶炼→连铸→热轧→常化→去氧化铁皮→冷轧→脱碳渗氮→涂MgO→高温退火→热拉伸平整和涂绝缘膜
2.工艺参数
(1)冶炼及连铸：按常规高磁感取向硅钢成分冶炼铸坯厚度为230mm。实施例成分见表2。
表2：实施例取向硅钢化学成分(wt.％)
方案
C
Si
Mn
P
S
Al<sub>s</sub>
N
实施例1
0.043
3.13
0.152
0.013
0.0053
0.0255
0.0065
实施例2
0.048
3.18
0.157
0.019
0.0058
0.0265
0.0071
实施例3
0.053
3.20
0.166
0.018
0.0061
0.0272
0.0075
实施例4
0.056
3.24
0.177
0.023
0.0062
0.0279
0.0078
实施例5
0.055
3.26
0.173
0.025
0.0068
0.0283
0.0084
实施例6
0.058
3.28
0.198
0.025
0.0068
0.0297
0.0088
(2)热轧：铸坯加热至1150℃保温200-400min后，粗轧中坯厚度35-45mm，精轧至2.3mm厚的热轧板，终轧温度945-965℃层流冷却至560-600℃卷取。
(3)常化：1080℃×35s+900℃×80s、1100℃×32s+900℃×72s常化处理后，带钢缓冷至800-830℃开始进行带钢横向分段式冷却水分布细化边部组织，抑制取向硅钢冷轧边裂，带钢中部为中间段，中间段的两侧向带钢边部依次为外部段和边部段，中间段的冷却水量为50-85m3/h，外部段的冷却水量为25-50m3/h，边部段的冷却水量为0-25m3/h；
实施例带钢宽(1070mm)，中间段宽(320mm)，外部段宽(215mm)，边部段宽(160mm)。实施例热轧及常化工艺参数见表3。
表3：热轧及常化工艺参数
(4)冷轧。冷轧采用总压下率为87％的5道次可逆轧制，其中道次压下率平均分配，将钢板轧至0.27mm。
(5)脱碳渗氮。脱碳退火以900℃/min速度升温至850℃，在25％H2+75％N2、PH2O/PH2＝0.6退火加湿气氛下保温8min，脱碳退火后将碳脱到30ppm以下。采用NH3介质进行840℃渗氮，并在钢带表面涂敷MgO涂液，加热至550℃干燥。
(6)高温退火。高温退火在N2保护气氛中以50℃/h速度升温至650℃并保温9h后，在25％H2+75％N2的混合气氛下以16℃/h加热至1200℃保温24h后，完成二次再结晶，随炉冷却至300℃出炉净化去杂质。
(7)热拉伸平整。热拉平整退火涂敷绝缘涂液后烘干，并在850℃进行退火处理，并测试产品磁性能。
比较例
取向硅钢冷轧加工性的生产方法，工艺流程：冶炼→连铸→热轧→常化→去氧化铁皮→冷轧→脱碳退火→渗氮→涂MgO→高温退火→热拉伸平整和涂绝缘膜。比较例成分见表4。
表4：比较例成分(wt.％)
方案
C
Si
Mn
P
S
Al<sub>s</sub>
N
比较例1
0.050
3.20
0.185
0.012
0.0055
0.0263
0.0065
比较例2
0.055
3.25
0.173
0.018
0.0062
0.0282
0.0073
比较例3
0.057
3.22
0.167
0.027
0.0068
0.0300
0.0085
比较例热轧和常化工艺见表5。
表5：比较例热轧和常化工艺参数
本发明提供的实施例在改善取向硅钢冷轧加工性同时，可有效提高冷轧成材率，并保障了良好产品磁性能。实施例与比较例的冷轧成材率及磁性能比较结果见表6。
表6：实施例与比较例冷轧成材率、磁性能对比
实施例2热轧显微组织如图1。
比较例3热轧显微组织如图2。
热轧表层晶粒尺寸及珠光体体积分数对比见表7。
表7：热轧表层晶粒尺寸及珠光体体积分数对比
由如图1、图2、表7可见本发明的方法可有效降低热轧表层晶粒尺寸及珠光体体积分数。
实施例2常化显微组织如图3所示。
比较例3常化显微组织如图4所示。
实施例和比较例组织的表层晶粒尺寸及珠光体体积分数对比见表6。
表6：实施例和比较例组织的表层晶粒尺寸及珠光体体积分数对比
由图3、图4、表6可见本发明的方法可有效降低常化(轧前)组织的表层晶粒尺寸及珠光体体积分数，从而达到抑制裂纹萌生与扩展的效果。
实施例2产品显微组织如图5所示。
比较例3产品显微组织如图6所示。
由图5、图6可见实施例与比较例均可发生完善二次再结晶。
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