一种加稀土铈的高牌号无取向电工钢的制备方法 【技术领域】
本发明属于电工钢技术领域，特别是提供了一种加稀土铈的高牌号无取向电工钢(无取向高牌号电工钢是电工钢生产研究人员对磁性能满足P1.5/50≤4.40W/kg、B5000/50同时也达到国标规定最低要求的所有无取向电工钢产品的统称)的制备方法，该电工钢产品具有优良的磁性能。
背景技术
硅钢是含硅量在3％左右、其它主要是铁的硅铁合金。是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁心。它的生产工艺复杂，制造技术严格，国内外的生产技术都以专利形式加以保护，视为企业的生命。
高牌号无取向硅钢是无取向硅钢中的高端产品，主要用于制造大、中型水力、火力发电机。其中低铁损高牌号无取向硅钢片35W230～35W210、50W250～50W230牌号国内只可小批量生产，且质量不稳定，制造高牌号无取向硅钢对钢中S含量要求很高，一般要求N、O、S≤10ppm以内，目前的炼钢技术将S降至这一水平要采用特殊的脱S工艺，成本将近增加一倍且难以稳定生产。高牌号无取向硅钢在中国申请的专利特点简单介绍如下：
1、中国专利CN 1078270A公开了一种含稀土冷轧无取向电工钢的生产方法，其特征是用Ni、Cu、Sn、Sb、C、P、Ca或稀土元素得到好的磁性，其中在加了别的合金元素的情况下还要求Sn、Sb和Ca、稀土均须各加入至少一种。铁损P1.5/50最低时能达到2.45W/kg，但其加热温度高，钢中合金较多，增加冶金成本，并且需要加湿脱碳退火，退火速度慢。
2、中国专利CN 1887512公开了一种可能加稀土的无取向电工钢及其制造方法，其特征在于：该无取向电磁钢板以质量％计，含有Si：2.0％或以下、Mn：3.0％或以下、Al：1.0～3.0％，根据需要还含有合计为0.002～0.5％的Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、P、REM、Ca、Mg；关于消除应力退火后的轧制方向。铁损P1.5/50最低时能到2.0W/kg或以下。此专利磁性较好，但是其钢中Si含量较低，Mn、Al、Cu等其他合金较多，成本高，此外在冷轧中采用了中间退火和平整轧制，这种工艺为二次冷轧，工序增多，需要的成本较高。
3、中国专利CN 1827820公开了一种无取向电工钢及其制造方法，其特征在于Si：0.08～1.30％，Sb：0.0050～0.050％，B：0.0005～0.005％，Ca或REM0.005～0.10％，此发明使用合金众多，由于Si含量较低，磁性较低，P1.5/50最低时只能达到3.152W/kg，只能用作生产一般电机铁芯的软磁合金材料。
4、中国专利CN 10099905公开了一种无取向电工钢及其制造方法，其特征在于C≤0.01％，Si0.1～3.50％，Al≤1.5％，Mn：0.10～1.5％，P≤0.2％，S≤0.008％，N≤0.003％.冶炼、连铸、热轧、常化处理，对热轧板进行常化处理：在罩式炉条件下实施全氢退火，由于采用罩式炉，所以其产量比较低，成本高。
5、中国专利CN 1305019公开了一种本发明是含Si：1.5～8.0％(质量)及Mn：0.005～2.5％(质量)，且将C、S、N、O及B含量分别抑制在50ppm以下，且含有微量的Al、Sb、Ni、Sn、Cu、P和Cr等。加入合金元素高，成本增加。
6、中国专利CN 1133891公开了一种发明无取向电磁钢板的制法，Si，1.5wt％以下的Mn，1.5wt％以下的Al，0.2wt％以下的P和0.01wt％以下的S的钢坯进行热轧，采用一次冷轧或夹有中间退火的两次冷轧，然后进行最终退火。增加把所得薄板坯保持在850～1150℃温度使薄板坯温度不均匀得到缓和的步骤；和对薄板坯施加应力，促进薄板坯中析出物粗化的步骤。提高磁性稳定性的做法。该专利中硅含量较低，而且是针对与中牌号硅钢品种。
【发明内容】
本发明的目的在于提供了一种加稀土铈的高牌号无取向电工钢的制备方法，使电工钢成品磁性能优良，并且降低了成本。
本发明突出的优势在于提供了一种成本相对廉价的工艺制造方法，即在普通脱S技术条件下(S为0.003～0.006％)通过加入稀土，且稀土与硫的质量比例控制在0.1～10，以便生成稀土的硫化物或稀土硫化物与MnS等混合析出物，且析出物粗大化，进而有利于基体晶粒长大，提高磁性能。
本发明的铸坯为高Si、含较高S，通过添加一定量的稀土Ce，经过热轧变形后，热轧板采用常化、一次冷轧和退火等关键工艺的合理匹配，可生产出磁性优良的高牌号无取向电工钢产品。
本发明的技术方案：
采用高Si加稀土Ce的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧(未卷取)、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品。
其成分设计方案如下：
C≤0.005％，Si 2.4～3.3％，Mn0.1～0.6％，Al 0.8～1.5％，P≤0.02％，S 0.003～0.006％，N≤0.008％，O≤0.015％，稀土Ce0.0015～0.0300％且控制Ce/S＝0.7～7.0，其余为Fe和不可避免的杂质。以上各成分含量均为质量百分比。
铸坯加热温度950～1150℃，加热时间0.5～5h；热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为2.0～2.5mm。常化温度为900～1050℃、常化时间为60～300s，然后进行酸洗和一次冷轧，酸洗后冷轧至0.34～0.36mm或者0.47～0.50mm，冷轧板退火温度为900～1050℃、退火时间为60～180s，要求退火气氛为H2、N2混和气体，其中H2的比例越高越好且要求不低于10％；退火时不需要加湿脱碳，产品退火后断电随炉缓冷至500～400℃，然后取出空冷，即可得到具有上述典型磁性能的产品。成品晶粒大小在100～200μm(见附图1)。退火后进行涂层处理。
最终产品磁性能为：0.35mm厚时，P1.5/50＝2.1～2.6W/kg，B5000/50＝1.68～1.70T；0.50mm厚时，P1.5/50＝2.21～2.54W/kg，B5000/50＝1.70～1.72T。铸坯中不含Sn、Sb、Bi、Cu、Cr、Ni、B、Ca等合金元素，且产品脱S成本相对低廉，故生产制造成本低。
【附图说明】
图1为本专利中H发明钢的去应力退火后的成品金相图(徕卡DIM5000M金相显微镜100倍下观察结果)。
【具体实施方式】
实施例1：
实验钢铸坯的化学成分如下：
表1 实验钢铸坯的主要化学成分
实验钢加热到950～1150℃，保温0.5～5h后热轧至厚度2.0～2.5mm，经900～1050℃×60～300s常化后，进行酸洗冷轧至0.35mm，退火温度900～1050℃×60～180s，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，无需脱碳退火，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。0.35mm实验钢产品磁性能见表3。
表2 0.35mm实验钢成品磁性能
实施例2：
实验钢加热到1100～1150℃，保温0.5～5h后热轧至厚度2.0～2.5mm，经900～1050℃×60～300s常化后，酸洗冷轧至0.50mm，退火温度900～1050℃×60～180s，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，无需脱碳退火，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。0.50mm实验钢产品磁性能具体见表3：
表3 0.50mm实验钢成品磁性能