本發明屬于鋼鐵制造
技術領域：
，特別涉及一種取向硅鋼及其制備方法。
背景技術：
：在取向硅鋼生產過程中，為發生位向準確的二次再結晶組織，必須在最終高溫退火前獲得細小彌散的抑制劑粒子，為獲得彌散的第二相粒子，熱軋鑄坯加熱過程中必須采用很高的加熱溫度，配合很長的加熱時間，讓粗大的第二相粒子充分固溶，然后在冷軋過程中析出。高溫加熱會給加熱設備帶來巨大的風險，同時也會造成能耗增加、成材率損失、產量降低等一系列問題。因此近年來采用第二加熱和增強抑制劑研制能力成為取向硅鋼生產工藝研究的熱點。美國專利US5653821提到一種加0.05％Ni和0.05Cr，且對錳硫比和銅硫比進行控制的一種以Cu2S和AlN為抑制劑的普通取向硅鋼生產方案，其鑄坯經1250～1320℃×3h加熱后熱軋，熱軋板經酸洗后一次冷軋至0.60～0.75mm，經830℃脫碳后，二次冷軋至0.30mm，再經過回復退火，涂MgO涂層，控制加熱速度至1200℃均熱20h后獲得產品，由于需要進行回復退火，因此生產工序相對較多。俄羅斯上依謝特冶金工廠采用以Cu2S為主，AIN為輔的抑制劑。鑄坯成分為(wt％)：C：0.03～0.05，Mn：0.2～0.25，Cu：0.4～0.6，Als：0.008～0.015，S：0.017～0.02，N：0.006～0.008，P<0.02。俄新鋼也采用采用以Cu2S和AlN為主要抑制劑。鑄坯成分為(wt％)：C：0.03～0.05，Mn：0.2～0.25，Cu：0.4～0.6，Als：0.013～0.02，S：0.005～0.018，N：0.007～0.009，P<0.02，Ni：0.05，Cr：0.05。兩廠工藝過程為：鑄坯經1250～1280℃熱軋，900～930℃終軋；采用二次冷軋法進行冷軋；中間退火溫度為830℃，在濕的5～10％H2+N2氣氛中進行脫碳。其中，第二次冷軋(壓下率為55～65％)后在10％H2+N2、PH2O/PH2＝0.6～0.7氣氛中進行550～650℃的回復退火；涂MgO，進行高溫退火(黎世德,牛琳霞.俄羅斯電工鋼降低成本工藝措施分析[J].電工鋼,2000(2):23-25)。這種工藝也存在需要進行回復退火的缺陷。中國專利CN103741031B提出了一種采用薄板坯連鑄連軋含釩普通取向硅鋼及其制造方法，采用在鋼中添加一定量的V(0.002～0.02％)來增加抑制劑抑制能力，從而獲得P1.7＜1.28W/kg，B8≥1.86T的普通取向硅鋼。由于薄板坯流程物理冶金特性和傳統取向硅鋼生產流程由本質的差別，因此目前國內尚不具備批量生產的能力，大量的研究仍然處于技術研究階 段。傳統板坯流程采用低溫板坯加熱技術生產普通取向硅鋼時，Cu2S通常作為主抑制劑，AlN作為輔助抑制劑，以增強抑制能力。為進一步改善抑制能力，通常還會加入Mn、V等第二相抑制劑形成元素及Sb、Sb等晶界偏聚元素。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種取向硅鋼及其制備方法，本發明取向硅鋼通過適量Ti的加熱，形成細小的含Ti的碳氮化物，起到輔助抑制劑的效果，提高抑制能力，省略普通取向硅鋼回復退火工序；此外Ti含量的有意添加，還可以減少煉鋼過程控制難度，制造方法進一步降低板坯加熱溫度和均熱時間，減低能耗，提高生產效率。本發明采用的技術方案是：一種取向硅鋼，以重量份數計其原料組分及含量為C0.030～0.070％、Si2.8～3.5％、Mn0.15～0.30％、Cu0.35～0.80％、S0.0040～0.015％、Als0.015～0.025％、N0.070～0.015％、P≤0.020％、Ti0.002～0.02％，C/Ti≤10，Cu/S≥50，其余為Fe及不可避免的雜質；優選P≤0.015％、S0.0050～0.010％、Ti0.0050～0.015％；各元素在鋼中的作用如下：C：適量的C以確保熱軋過程中存在合適比例的奧氏體相，以便于第二相粒子在鋼中的固溶，在熱軋過程中彌散析出，因此C含量控制在0.030～0.070％之間；Si：Si是增加電阻元素，是電工鋼最重要的合金元素，為獲得低的鐵損，需要提高Si含量，但Si含量增加，磁感B也會降低，此外Si使材料晶格畸變增加，脆性增加，硬度升高，冷軋加工性變壞，且最終產品硬度和強度高，沖片性能差，因此本發明中Si含量控制在2.8～3.5％之間；Mn、Al：其輔助抑制劑的作用，太多的Mn、Al會導致鑄坯中粗大的MnS、AlN全固溶溫度提高，必須提高鑄坯加熱溫度，且容易最終產品產生線晶，惡化產品磁性，因此Mn控制在0.15～0.30％、Al控制在0.015～0.025％之間為宜；P：在高Si鋼中，P的晶界偏聚作用，會容易產生脆化現象，嚴重惡化產品彎曲次數，且提高產品強度，且冷軋難度增加，因此P含量需要控制在0.020％以下，優選控制在0.015％以下；S：S含量降低，抑制劑含量少，抑制能力不足，S含量高，抑制劑尺寸大，也會造成抑制能力降低，因此在0.0040～0.015％范圍內，可以獲得良好的性能，優選0.0050～0.010％；N：N和S類似，控制在0.070～0.015％之間；Ti：Ti常用于微合金鋼中形成TiC和Ti(CN)來提高鋼的強度，本發明中作為輔助抑制劑，通過形成細小的含Ti第二相粒子，不僅可以增強抑制能力，還可以減少煉鋼過程中為控制Ti含量在較低水平帶來的控制難度。Cu：作為主抑制劑，主要形成細小的Cu2S、Cu1.8S，Cu含量低于0.35％和高于0.80％，難以發生二次再結晶，產品性能惡化；Ti/C≤50和Cu/S≥70比主要是為了控制抑制劑的含量和尺寸，確保產品最終發生完善的二次再結晶。該取向硅鋼磁性能：鐵損P1.7＜1.18W/kg，磁感B8≥1.87T。一種取向硅鋼的制備方法，步驟包括：轉爐冶煉→真空處理→連鑄→均熱爐加熱→熱連軋→第一次冷軋→脫碳退火→二次冷軋→涂MgO隔離劑→高溫退火→重卷，具體為：1)將鐵水預處理、轉爐煉鋼、真空處理后連鑄成210～250mm鑄坯；真空處理過程中嚴禁吹氧，以控制夾雜物含量；2)鑄坯入爐前溫度控制在150℃以上，將鑄坯加熱到1200～1350℃，在爐時間大于250min，其中1250～1320℃溫度有效保溫時間大于80min；3)將鑄坯經3道次、5道次或7道次熱軋，獲得30～50mm中間坯；精軋，開軋溫度控制在1050℃以上，精軋終軋溫度控制在890～1000℃之間，卷取溫度控制在500～600℃之間，精軋后厚度在2.0～2.5mm之間；4)熱軋原料經酸洗后進行第一次冷軋，厚度控制在0.60～0.80mm之間；5)一次冷軋卷進行脫碳退火，脫碳退火溫度在800～850℃之間，確保鋼板在在該溫度區間5min以上的保溫時間，以完成脫碳并形成Si2O的氧化層薄膜；脫碳退火露點控制在30℃以上，保護氣氛為氮氫混合氣，其中H2體積含量在10～20％之間；脫碳退火后C含量控制在0.0050％以下；6)脫碳退火后的鋼卷進行二次冷軋至產品最終厚度；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)高溫退火得到成品：鋼卷快速加熱到600～680℃，保溫2～5h，然后以20～30℃/h的速度加熱至1170～1230℃之間保溫15～20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護氣體為氮氣，緩慢加熱至950℃之前用氮氫混合氣，N2體積百分比10～30％；950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護氣體為氫氣；800℃～450℃冷卻階段采用氮氫混合氣，N2體積百分比10～30％；450℃保溫采用氮氣保護；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內進行拉伸平整，拉伸平整溫度為800～850℃，爐內氣氛為氮氣；10)將鋼卷在重卷機組分切至所需的寬度和卷重。本發明取向硅鋼通過在鋼中增加Ti，形成TiC、Ti(CN)抑制劑，并配合Cu2S、AlN、MnS等抑制劑，使鋼中抑制劑抑制能力得到提高，熱軋加熱溫度可以降低到1250℃～1320℃之間，配合合理的熱軋工藝，在鋼中形成具備足夠抑制能力的第二相粒子，產品經兩次冷軋、脫碳退火和高溫退火，形成位向準確的二次再結晶晶粒，從而確保產品的電磁性能。當添加0.0050～0.015％的Ti后，0.30mm產品的鐵損P1.7＜1.18W/kg，磁感B8≥1.86T；0.27mm的鐵損P1.7＜1.15W/kg，磁感B8≥1.86T。達到了30Q120和27Q120的性能要求。附圖說明圖1為實施例1制備的取向硅鋼的晶粒相圖具體實施方式各實施例取向硅鋼原料(鑄坯)的化學成分見表1實施例1取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將鐵水預處理、轉爐煉鋼、真空處理后連鑄成230mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1250℃，在爐時間280min，其中1250℃溫度有效保溫時間85min；3)將鑄坯經3道次粗軋，中間坯厚度35mm，精軋開軋溫度控制在1080℃，精軋終軋溫度950℃，卷取溫度560℃，精軋后厚度在2.3mm；4)熱軋原料經酸洗后進行第一次冷軋，厚度0.66mm；5)一次冷軋卷進行脫碳退火，脫碳退火溫度830℃，露點35℃，脫碳均熱時間6min，保護氣氛為10％H2+90％N2(體積百分比)，脫碳后C含量0.0021％；6)脫碳退火后的鋼卷進行二次冷軋至0.30mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫2.5h，然后以20℃/h的速度加熱至1180℃保溫20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護氣體為氮氣，緩慢加熱至950℃之前用氮氫混合氣(75％H2+25％N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮氫混合氣(75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮氣保護；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內進行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內氣氛為氮氣。10)將鋼卷在重卷機組分切至所需的寬度和卷重。實施例2取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將上述化學成分的鋼經鐵水預處理、轉爐煉鋼、真空處理后連鑄成250mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1280℃，在爐時間370min，其中1280℃溫度有效保溫時間110min；3)將鑄坯經5道次粗軋，中間坯厚度45mm，精軋開軋溫度控制在1110℃，精軋終軋溫度980℃，卷取溫度550℃，精軋后厚度2.3mm；4)熱軋原料經酸洗后進行第一次冷軋，厚度0.70mm；5)一次冷軋卷進行脫碳退火，脫碳退火溫度820℃，露點40℃，脫碳均熱時間8min，氣氛15％H2+85％N2，脫碳后C含量0.0025％；6)脫碳退火后的鋼卷進行二次冷軋至產品0.30mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫2h，然后以25℃/h的速度加熱至1200℃保溫18h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護氣體為氮氣，緩慢加熱至950℃之前用氮氫混合氣(75％H2+25N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮氫混合氣(75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮氣保護；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內進行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內氣氛為氮氣；10)將鋼卷在重卷機組分切至所需的寬度和卷重。實施例3取向硅鋼的制備工藝步驟如下：1)將上述化學成分的鋼經鐵水預處理、轉爐煉鋼、真空處理后連鑄成230mm鑄坯；2)將鑄坯加熱到1300℃，在爐時間410min，其中1300℃溫度有效保溫時間125min；3)將鑄坯經3道次粗軋，中間坯厚度35mm，精軋開軋溫度控制在1150℃，精軋終軋溫度980℃，卷取溫度550℃之間，精軋后厚度2.0mm；4)熱軋原料經酸洗后進行第一次冷軋，厚度0.63mm；5)一次冷軋卷進行脫碳退火，脫碳退火溫度830℃，露點40℃，脫碳均熱時間7min，氣氛15％H2+N2，脫碳后C含量0.0015％；6)脫碳退火后的鋼卷進行二次冷軋至產品0.27mm；7)二次軋硬卷涂MgO隔離劑并干燥；8)將鋼卷快速加熱到650℃，保溫3h，然后以25℃/h的速度加熱至1200℃保溫20h，然后冷卻至450℃保溫2h出爐；快速加熱段保護氣體為氮氣，緩慢加熱至950℃之前用氮氫混合氣(75％H2+25％N2)，950℃至保溫階段、保溫至冷卻到800℃階段保護氣體為氫氣，800℃～450℃冷卻階段采用氮氫混合氣(75％H2+25％N2)，450℃保溫采用氮氣保護；9)去除鋼卷表面隔離劑，涂覆涂絕緣層，然后烘干并在退火爐內進行拉伸平整，拉伸平整溫度為840℃，爐內氣氛為氮氫混合氣；10)將鋼卷在重卷機組分切至所需的寬度和卷重。實施例鐵損和磁感的測試數據見表2。表1CSiMnPSAlsNTiCuCu/SC/Ti實施例10.0613.250.180.00910.00750.0210.00750.00800.38507.6實施例20.0423.180.220.0120.00850.0190.00930.0150.48562.8實施例30.0453.150.200.0110.0120.0160.0110.00720.70586.25表2當前第1頁1 2 3