CN1578842A - 规定用于制造非晶粒取向的电工钢片的热轧钢带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧的钢带，用以继续加工成非晶粒取向的电工钢片，该钢带具有下列成分(以重量％计)：C：＜0.02％、Mn：≤1.2％、Si：0.1－4.4％、Al：0.1－4.4％，其中由Si含量和两倍的Al含量构成的总和＜5％，P：＜0.15％、Sn：≤0.20％、Sn：≤0.20％、其余为铁和不可避免的杂质；其带厚为至少1.8mm；并且具有一种部分软化的组织结构，其特征是从0°至60°的范围内α纤维(取向分布函数的纤维图)的高密度，其中由位置(112)<110>的密度I₁₁₂相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₂/I₀₀₁＞0.4，并且由位置(111)<110>的密度I₁₁₁相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₁/I₀₀₁＞0.2。

Description

规定用于制造非晶粒取向的电工 钢片的热轧钢带及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种规定用于制造电工钢片的热轧钢带及其制造方法。

背景技术

所谓“非晶粒取向的电工钢片”在这方面被理解是一种钢片或钢带，它与其结构无关包括在DIN 46 400部分1或4中所述的钢片中，并且其各向异性损失不超过DIN 46 400部分1中规定的最大值。术语“钢片”和“钢带”在这里同义地使用。

传统上非晶粒取向的电工钢片-(NO-电工钢片)的制造包括下列步骤：

-钢的熔炼；

-将钢浇注成扁坯；

-至此需要重新加热扁坯；

-将扁坯装入一热轧钢机；

-粗轧扁坯；

-扁坯热轧成一热轧钢带，其最终厚度在1.8mm与5mm之间，典型地在2mm与3mm之间；

-热轧钢带的退火和酸洗，此时该热轧钢带处理可以作为组合的退火酸洗来实施；

-冷轧到在0.75mm至0.35mm范围内的最终厚度或更小或者至此需要将热轧钢带进行多级包括中间连接的退火冷轧到最终厚度；以及

-将这样的冷轧钢带最终退火到最终厚度，它通过为至少65％的总变形率被冷轧；或

-退火并紧接着精轧，包括为至多20％的总变形率。

首先通过冷轧过程达到由于再结晶结构的软化，其中为了达到“冷轧的NO-电工钢带”的成品的通用的最终厚度(起点热轧带钢＞1.8mm，最终厚度0.35至0.75mm)，大于65％的总变形率是必需的。表明一软化的组织的特征是，α纤维结构的密度分布使得出现了部分(Komponent){112}<110>的提高的密度而在相当大程度上缩减冷轧部分{001}<110>.

因此，具有这样高的总变形率的冷轧首先为利用现代通用的、“短时退火”形式(连续式加热炉-对钢带短时高温)的最终退火的可能性提供先决条件，以便在成品“冷轧的NO-电工钢带”中达到软化的组织和最好的晶粒大小。

许多在这种传统的方式中实施的操作步骤导致高的装置上和成本上的费用。因此近期以来加强研究，使钢的浇注和紧接着的轧制过程在热轧带钢制造中这样构成，亦即使一热轧钢带产生≤1.8mm的厚度。为达到该目的的方法是，浇注过程和轧制过程的连续的顺序从而节省再加热和粗轧。

为此，开发和建立了所谓“浇注-轧制设备”。在这种也称为“CSP设备”的装置中，将钢浇注成一连续排出的铸坯(薄板坯)，并且然后“在线”热轧成热轧钢带。在操作浇注-轧制设备时获得的经验和“在线”进行的浇注-轧制的优点表述于钢和铁119(1999年)No.3，第77-85页中的W.Bald等人的“用于钢带生产的创新工艺”中，或钢和铁120(2000年)No.2，第61-68页中的C.Hendricks等人的“Thyssen Krupp钢股份公司的铸坯直接轧制设备的操作和第一流的结果”中。

但即使在用于热轧、包括粗轧和中间轧制的传统设备技术的范围内，也试图在使用传统的扁坯的情况下达到≤1.5mm的热轧钢带厚度，参阅例如JP 2001 123225 A2。

发明内容

本发明的目的在于，实现可廉价制造的热轧钢带，它具有部分软化的组织结构同时厚度为至多1.8mm，由于这种特性它以特别的方式适于制造高级的电工钢片。

该目的从以上所述的现有技术出发通过一种热轧的钢带来达到：

-其具有下列成分(以重量％计)：

C：＜0.02％，

Mn：≤1.2％，

Si：0.1-4.4％，

Al：0.1-4.4％，

其中由Si含量和两倍的Al含量构成的总和([％Si]+2×[％Al])＜5％，

P：＜0.15％，

Sn：≤0.20％，

Sb：≤0.20％，

其余为铁和不可避免的杂质；

-其带厚为至多1.8mm；以及

-具有一种部分软化的组织结构，其特征是在达60°的范围内的α纤维(取向分布函数的纤维图)的高密度。

本发明从这样的见解出发，即当选择一适当的制造方法时可以提供一种热轧钢带，它在热轧的状态下已经具有一种组织，该组织在传统的制造方法中只有通过冷轧在高变形率下才可产生。这样，按照本发明组成和取得的热轧钢带在至多1.8mm的带厚时具有一种部分软化的组织结构。该组织结构的特征是，在对特定的位置的达60°的角度范围内的α纤维的高密度，亦即在一角度范围内，其中在传统的可比较的热轧钢带的组成中通常对该位置不可能确定显著的密度。其特征是特定位置(112)<110>和(111)<110>的高密度，其中对位置(112)<110>的密度I₁₁₂与位置(001)<110>的密度I₀₀₁之比得到一值＞0.4或者对位置(111)<110>的密度I₁₁₁与位置(001)<110>密度I₀₀₁之比得到一值＞0.2。由于这样的性能，本发明的热轧钢带可以卓越的方式加工成冷轧的NO-电工钢片，其最终厚度典型地为0.35mm至0.75mm，特别是为0.2mm、0.35mm、0.50mm或0.65mm。

传统的热轧钢带不同于本发明的是，其中明显的密度只出现于达到25°(-30°)的范围内，而对于部分(112)<110>和(111)<110>不再可确定较高的密度。在传统的热轧钢带中一α纤维结构的密度最大值典型地存在于0°处，从该处起密度随着角度的渐增而降低。这样的α纤维密度分布相当于一硬化的结构。首先通过冷轧过程在这样的钢带中由于在紧接着的退火时的再结晶达到组织的软化。为此多于65％的总变形率是必需的，其前提一方面是待冷轧的热轧钢带的规定的最小厚度而另一方面是钢带冷变形的轧制功。

相反，按照本发明的热轧钢带这样取得，即，使其部分(112)<110>的密度和位置(111)<110>的密度是高的。同时本发明的热轧钢带具有特别小的最终厚度。本发明的热轧钢带取得比传统的热轧钢带可能给予的更为大大有利的状况，用于随后的加工。由此本发明的热轧钢带从其至多1.8mm的小厚度出发，经最小的总变形就可冷变形到非晶粒取向的电工钢片，其特性至少等于传统生产的NO-电工钢片的特性。

关于所采用的术语α纤维、密度和位置这样确定，即借助于取向分布函数来定量描述一种结晶相的结构。取向分布函数描述结晶坐标系和样品坐标系的相对位置。取向分布函数在体积中的每一点分配一取向密度或密度。由于取向分布函数的表达是很复杂的并且不是很直观的，借助于纤维选择简化的描述。对于钢重要的纤维是：

α纤维、γ纤维、η纤维、ζ纤维、δ纤维。

在这里所考虑的α纤维中，<110>方向平行于轧制方向；后者在位置(001)<110>与(110)<110>之间延伸。

按照本发明的热轧钢带如果其带厚为至多1.2mm，则其具有对继续加工特别有利的软化状态。在如此薄的本发明的热轧钢带中，照例α纤维由位置(112)<110>的密度I₁₁₂相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₂/I₀₀₁＞0.75，并且α纤维由位置(111)<110>的密度I₁₁₁相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₁/I₀₀₁＞0.4。如此软化的热轧钢带可以在特别小的变形率下加工成NO-电工钢片。

本发明的具有≤1.8mm热轧钢带厚度的热轧钢带可以按各种方法制造；例如传统的具有实现上述厚度的钢带热轧机、浇注轧制设备(薄扁坯的浇注包括紧接着的在线热轧)、薄钢带浇注设备包括紧接着的薄钢带的一级或多级热轧。

按照本发明方法的一种有利的实施形式，其中热轧的至少一个道次在其中热轧钢带具有奥氏体结构的温度下进行，并且热轧的多个随后的道次在其中热轧钢带具有铁氧体结构的温度下进行。通过这样有针对性地各个相状态范围进行的轧制，可以特别是在合金转变过程中生产热轧钢带，其关于对NO-电工钢片提出的要求具有最好的特性。例如已表明，通过相顺序的适合的组合、在热轧时与规定的最终轧制温度和卷绕温度相结合，可以达到磁极化的决定性的升高。为了确保至少热轧的最后道次在热轧钢带中的铁氧体结构下进行，最终轧制温度在热轧时应该低于850℃。

优选在热轧过程中至少在一个最后的变形道次中利用润滑轧制。通过利用润滑的热轧，一方面产生较小的剪切变形，从而轧制的钢带结果得到沿横截面均匀的结构。另一方面通过润滑降低轧制力，从而经由相应的轧制道次，较大的厚度减缩是可能的。因此按照待生产电工钢片的要求的特性，当在铁氧体区域中完成的全部变形道次实施润滑轧制时可能是有利的。

按照本发明的热轧钢带可以特别是以可靠的可再现的操作结果来制造，其中首先熔炼按照本发明组成的钢，并且紧接着将该钢浇注成薄扁坯，然后将其连续地(“在线”)热轧成热轧钢带。在这种情况下在热轧过程中达到的总变形率优选为至少90％，此时在多个道次中实施热轧。

已知的浇注-轧制特有的连续的将钢浇注成薄扁坯和将薄扁坯热轧成热轧钢带的连续顺序性在按照本发明的热轧钢带的制造中还可节省操作步骤，如扁坯的重新加热和粗轧。此外表明，在不同的制造阶段中的材料状态上节省所涉及的操作步骤。这点部分地与在传统的热轧钢带生产中所达到的显著地不同，后者包括开始重新加热已冷却的扁坯。特别是其宏观优越性以及溶液状态和离析状态，按照本发明生产的热轧钢带不同于传统生产的热轧钢带并且在在线浇注-轧制中、在有利的热条件下实现热轧时的变形过程。因此轧制道次可以施加以较高的变形率并且变形条件有针对性用于控制组织生长。

优选在采用浇注轧制(铸坯直接轧制)时，按照本发明的热轧钢带中的磷含量限制在小于0.08重量％，以便获得足够的浇注特性。

附图说明

以下借助于诸实施例说明本发明。图表中对于三个实例绘制出取向分布函数(取向密度)关于角度Φ的分布变化。

具体实施方式

“Φ”为欧拉角中的一个，其表达结晶坐标和样品坐标系的相对位置。同时标出特定的位置：(001)<110>、(112)<110>、(111)<110>及其他。为了确定一个本发明的热轧钢带Wb_E的实例和两个非本发明的热轧钢带Wb_v1和Wb_v2的对比实例的特性，熔炼这样的钢，其包含(以重量％或重量ppm计)＜30ppmC、0.2％Mn、0.050％P、1.3％Si、0.12％Al、0.01％Si，其余为Fe和杂质。

在用于对比制成的热轧钢带Wb_v1的情况下将熔炼的钢浇注成一扁坯，紧接着以常规方式将其冷却、再加热、粗轧并热轧到2.5mm的最终厚度。这样得到的热轧钢带Wb_v1对于一从0°至20°的取向角Φ具有一在带中部确定的至少为4的α纤维的取向密度，而对于大于20°的角度Φ的取向密度照例小于3。α纤维在位置(112)<110>的密度I₁₁₂与在位置(001)<110>的密度I₀₀₁的比值I₁₁₂/I₀₀₁因此与部分(111)<110>的密度I₁₁₁与部分(001)<110>的密度I₀₀₁比值I₁₁₁/I₀₀₁完全一样在0.1之下。

取向密度关于角度Φ的变化对于用于对比的热轧钢带Wb_v1作为虚线示用图表中。

在小角度的范围内的高密度和在大角度的范围内的低密度证明，热轧钢带Wb_v1已处于一硬化的状态，其中首先必须对其施加耗费很大的冷轧和再处理，以便可以将其用作为NO-电工钢片。

为了制造同样用于对比而制成的热轧钢带Wb_v2，将同一种钢在一浇注-轧制(铸坯直接轧制)设备中首先浇注成一薄扁坯，紧接着将其同样“在线”以多个道次热轧到3mm的热轧钢带厚度。

这样得到的热轧钢带Wb_v2对于一从0°至20°的取向角Φ具有一与热轧钢带Wb_v1完全一样的在带中部确定的至少为4的α纤维的取向密度，而对于大于20°的角度Φ的取向密度照例明显小于3。α纤维在位置(112)<110>的密度I₁₁₂与在位置(001)<110>的密度I₀₀₁的比值I₁₁₂/I₀₀₁为0.2，同时位置(111)<110>的密度I₁₁₁与位置(001)<110>的密度I₀₀₁的比值I₁₁₁/I₀₀₁只达到0.06。

取向密度关于角度Φ的分布对于用于对比的热轧钢带Wb_v2作为点划线示于图表中。

同样在热轧钢带Wb_v2的情况下在小角的范围内的高密度和在大角度的范围内的低密度证明，热轧钢带Wb_v2已处于一硬化的状态，其中首先必须对其施加耗费很大的冷轧和再处理，以便可以将其用作为NO-电工钢片。

按照本发明的热轧钢带Wb_E也由与用于对比而制成的热轧钢带Wb_v1同一种钢制造。为此将所涉及的钢同样在一浇注-轧制设备中浇注成一薄扁坯，紧接着将其同样“在线”以多个道次进行热轧。但与热轧钢带Wb_v2不同，该热轧钢带的最终厚度仅为1.04mm。

这样得到的热轧钢带Wb_E对于从0°至60°的范围内的全部取向角Φ具有一在带中部确定的至少为4的α纤维的取向密度。在大于60°的角度范围内取向密度才低于3。α纤维在位置(112)<110>的密度I₁₁₂与在部分(001)<110>的密度I₀₀₁的比值I₁₁₂/I₀₀₁处在高水平，亦即为0.81。同样，位置(111)<110>的密度I₁₁₁与位置(001)<110>的密度I₀₀₁的比值I₁₁₁/I₀₀₁达到一高水平，亦即为0.54。

取向密度关于角度Φ的变化对于按照本发明的热轧钢带Wb_E作为实线示于图表中。

直到60°角度的高的取向密度以及部分(112)<110>和(111)<110>的高的密度证明，按照本发明的热轧钢带处于一大大地部分软化的状态。

Claims (14)

1.热轧的钢带，用于继续加工成非晶粒取向的电工钢片；

—具有下列成分(以重量％计)：

C：＜0.02％，

Mn：≤1.2％，

Si：0.1-4.4％，

Al：0.1-4.4％，

其中由Si含量和两倍的Al含量构成的总和＜5％，

P：＜0.15％，

Sn：≤0.20％，

Sb：≤0.20％，

其余为铁和不可避免的杂质；

—具有至多为1.8mm的带厚；以及

—具有一种部分软化的组织结构，其特征是从0°至60°的范围内α纤维(取向分布函数的纤维图)的高密度，其中由位置(112)<110>的密度I₁₁₂相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₂/I₀₀₁＞0.4并且由位置(111)<110>的密度I₁₁₁相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₁/I₀₀₁＞0.2。

2.按照权利要求1所述的热轧钢带，其特征在于，带厚为至多1.2mm，并且由α纤维在位置(112)<110>的密度I₁₁₂相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₂/I₀₀₁＞0.75并且由α纤维在位置(111)<110>的密度I₁₁₁相对于位置(001)<110>的密度I₀₀₁构成的比值I₁₁₁/I₀₀₁＞0.4。

3.按照上述权利要求之一项所述的热轧钢带，其特征在于，它在一第一高温下具有铁氧体的组织结构、在一低于第一温度的第二温度下具有铁氧体的/奥氏体的组织结构、在一低于第二温度的第三温度下具有奥氏体的组织结构、在一低于第三温度的第四温度下具有奥氏体的/铁氧体的组织结构和在一低于第四温度的第五温度下再次具有铁氧体的组织结构。

4.用于制造按照权利要求1至3之一项所获得的热轧钢带的方法，包括下列操作步骤：

—对钢进行熔炼；

—将钢浇注成薄扁坯；

—连续地(“在线”)跟随钢的浇注对扁坯进行热轧。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，热轧钢带的磷含量＜0.08重量％。

6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，热轧过程中达到的总变形率为至少90％。

7.用于制造按照权利要求1至3之一项所获得的热轧钢带的方法，包括下列操作步骤：

—对钢进行熔炼；

—将钢浇注成一薄钢带；

—连续地(“在线”)跟随钢的浇注在一个或多个道次中进行热轧。

8.按照权利要求7所述的热轧钢带，其特征在于，它的P含量＜0.08重量％。

9.按照权利要求4至8之一项所述的方法，其特征在于，在多个道次中进行热轧。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，热轧的至少一个道次在其中热轧钢带具有奥氏体结构的温度下进行，并且热轧的多个随后的道次在其中热轧钢带具有铁氧体结构的温度下进行。

11.按照权利要求4至10之一项所述的方法，其特征在于，最终轧制温度在热轧时低于850℃。

12.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在轧制过程中在铁氧体范围内至少最后的道次利用润滑进行。

13.用于由一按照权利要求1至3之一项所获得的和按照权利要求4至12之一项制成的热轧钢带制造非晶粒取向的电工钢片的方法，包括下列操作步骤：

—对热轧钢带进行酸洗或退火酸洗；

—对热轧钢带进行冷轧，对冷轧钢带进行中间退火；

—最终退火或

—退火与随后的具有总变形率小于20％的再变形。

14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，以至少两级包括一中间退火地进行冷轧。

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