低温取向硅钢的研发

取向硅钢的生产通常需要利用细小的弥散分布于钢中的MnS作为脱碳退火过程中初次晶粒长大的抑制剂。但是，MnS的固溶温度在平衡态时约为1320℃，采用钢中MnS作为抑制剂的取向硅钢在轧制前需采用高温板坯加热工艺，其缺点是氧化渣多，材料烧损大，成材率低，板坯凝固组织过于粗大，加热炉修复频率高，制造成本高，组织遗传后热轧板中容易形成很深的横向裂纹，产品表面缺陷多，成品率低且性能不稳定。为此，人们积极探索采用低温板坯加热工艺生产高磁感、低铁损的取向硅钢。生产低温取向硅钢的常规操作是：在炼钢时添加少量晶界偏析元素或抑制剂形成元素，并在脱碳退火过程中进行渗氮处理，获得足够数量且均匀分布的抑制剂，起抑制初次再结晶晶粒正常长大的作用。研究工作表明，低温板坯加热工艺节约了能源，降低了生产成本，提高了生产效率，目前已成为取向硅钢研发的热点。
低温取向硅钢在成分控制方面主要是采用抑制剂AlN和添加Cu之类的抑制剂形成元素或Sn,Cr之类的晶界偏析元素来取代MnS。
新日铁系统研究了加入0.15%~0.2%Cu对Hi-B钢组织结构及磁性能的影响。他们发现，钢中会形成Cu1.8S，其固溶温度为1200~1250℃，析出温度为1000℃，比MnS低（MnS的析出温度为1100℃）；另外，Cu是扩大γ相区的元素，控制好精轧温度可获得足够数量的γ相，利用γ相转化为α相时析出的细小（30~50nm）弥散分布的(Cu,Mn)1.8S来抑制初次晶粒的生长，降低二次再结晶温度；控制好冷轧和后续退火条件可获得高比例的高斯织构组分，从而有利于提高磁性能。Cu还能改善Hi-B钢中因加Sn或Sb引起的底层质量变差的问题。在以Cu作为主要抑制剂形成元素的取向硅钢中，由于Cu与Mn竞争与S结合，Mn的含量控制得相对较低，抑制剂的析出形式主要是Cu2S。Cu作为辅助抑制剂形成元素加入到取向硅钢中，与钢中的S结合析出细小弥散分布的硫化铜化合物，能使MnS析出温度提高50℃以上，而AlN的析出峰值温度则降低50~100℃。研究还发现，以含Cu相为主要抑制剂的取向硅钢可省去高温常化程序。
Sn用作辅助抑制剂在高磁感取向硅钢的制作中起重要作用。Sn可在卷取和常化后沿晶界析出，使常化时γ相分布更均匀，常化后铁素体相更均匀和细小，冷轧时形成更多的形变带，二次晶核增多。Sn还在第二相质点MnS和AlN与基体界面处偏聚，阻碍它们长大，使其更细小，更弥散从而增强对晶粒正常长大的抑制力。另外，Sn的偏聚能使冷轧时效有效的固溶碳和氮量增多，使得脱碳退火后的初次晶粒更加细小均匀，使二次再结晶温度降低，二次晶粒尺寸更小；在最终高温退火后得到更完善的{110}<001>二次再结晶织构，提高了取向度和磁性能。但加Sn会使钢的底层质量变差，加Cu可以改善这个问题。(钢研）