CN101069943A - 无取向冷轧电工钢板制造方法 - Google Patents

无取向冷轧电工钢板制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无取向冷轧电工钢板的制造方法。为中、小企业采用普通冶炼方法生产的原料，不采用投资昂贵的连续退火机组，而生产冷轧无取向电工钢板提供方便。该制造方法步聚如下：选用普通冶炼方法生产的含碳量小于800ppm的热轧硅钢卷坯料，然后酸洗，冷轧；在罩式炉内进行成品退火，快速升温到700－880℃范围内，保持8－16小时，先缓慢冷却，再自然冷却至80℃以下时出炉。本发明不依靠冶炼时采用真空冶炼大幅度降低钢中的碳含量，而是采用罩式炉退火工艺，使钢中的碳在加热时充分固溶于钢中。从而在成品钢板中，没有处于不稳定状态的固溶碳，避免了磁时效和电磁性能恶化，生产出的冷轧电工钢板性能优良，且节约生产成本。

Description

无取向冷轧电工钢板制造方法
技术领域
本发明是涉及一种无取向冷轧电工钢板的制造方法。
背景技术
无取向电工钢板因其具有磁感应性能稳定、纵向厚差(±5μ)良好、涂层绝缘性和冲片性能好及耐腐蚀强的特点，在电器、汽车及空调等领域得到广泛使用。目前生产无取向电工钢板的制造方法是，首先在冶炼上采用真空生产的高纯度硅钢，再热轧成卷坯，进行酸洗，冷轧，连续脱碳退火直至成品检验出厂。
其中连续退火是冷轧无取向电工钢板生产中的一个重要工序，连续退火机组所需投资很大，在整个投资中占有很大比例，在很大程度上，他的生产能力决定了车间的生产能力。在连续退火过程中，钢板处于单张加热和冷却，冷却时间仅1分钟左右，即在1分钟左右时间，钢板从800℃-850℃冷却至60℃以下，碳是钢中的常存元素，为得到良好的电磁性能和避免磁时效，需保证成品中的碳含量达到30ppm以下。这是因为，含碳量大于30ppm的钢中，就会存在固溶于钢中处于不稳定状态的碳，在以后使用中，如电机运转中随着时间增长，会逐渐析出，使电磁性能变坏，导致电机发热、出力减少。同时高的含碳量，在快速冷却中，除一部分固溶在钢中外，其余部分将呈细小碳化物在钢中弥散析出，这也将使钢板的电磁性能恶化。由此可见，若钢板原始含碳量太高，就会增加连续退火炉的脱碳负担，从而降低连续退火机组的产量，导致增大投资和提高生产成本，为提高连续退火机组的产量，都采用高纯度甚至超高纯度真空冶炼，将钢中的原始含碳量降至50--100ppm，甚至降至30ppm以下，使连续退火机组主要完成再结晶的任务就行了。
不具备上述条件的企业，曾采用过对热轧卷坯，用罩式炉进行松卷黑退火方法进行脱碳，以弥补冶炼未能进行高纯度真空冶炼的问题，但出于松卷退火的操作困难和脱碳不均等问题，也未能取得很好效果。
发明内容
本发明是为中、小企业提供一种能够采用普通冶炼方法生产的原料，不采用投资昂贵的连续退火机组，而提供一种投资较小的罩式退火炉，生产冷轧无取向电工钢板的方法。
本发明生产无取向冷轧电工钢板制造方法，其步聚如下：
a.选用普通冶炼方法生产的含碳量小于800ppm的热轧硅钢卷坯料，然后酸洗，冷轧到规定厚度；
b.在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内的保护气体为氢氮混合气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％，以80℃-120℃/小时的速度温度到700-880℃范围内，保持8-16小时，然后冷却，冷却速度以小于30℃/小时冷却至500℃，吊外罩，再自然冷却至80℃以下时出炉。
在上述步聚b的前面增加有罩式退火炉中间退火工艺，罩式炉内的保护气体为氢氮混合气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％，温度在650-760℃范围内保持8-12小时，然后冷却，随炉冷却至500℃，再用冷却罩快速冷却至小于等于80℃时出炉；出炉后的钢卷再进行一次平整冷轧，轧成规定的成品厚度。
所述步聚b中的冷却速度为10-20℃/小时之间。
本发明的优点是，不依靠冶炼时采用真空冶炼大幅度降低钢中的碳含量和冷轧后采用连续脱碳退火进一步脱碳，将成品碳含量降到30ppm以下，从而避免磁时效和获得好的电磁性能。而是采用罩式炉退火工艺，通过高温加热和缓慢的冷却，使钢中的碳在加热时充分固溶于钢中，冷却时，以碳化物或石墨的形式在晶界析出并集聚。这样在成品钢板中，没有处于不稳定状态的固溶碳，这就避免了磁时效。同时也避免了碳化物呈细小弥散析出导致的电磁性能恶化，从而大大减少了碳对电磁性能的不利影响，使其能生产出性能比较优良的冷轧电工钢板。
为中、小企业提供了一种比较容易实施，又比较经济的生产无取向冷轧电工钢板的方法，可以采用容易获得的普通冶炼方法生产的硅钢原料进行无取向冷轧电工钢生产；降低投资，降低生产成本。
具体实施方式
下面对本发明的实施情况进行具体说明：
本发明所采用的原料为氧气顶吹和顶底吹转炉冶炼，均未经真空冶炼，仅进行钢包吹氩。
实施例1：
1.原料为氧气顶吹转炉冶炼而成，其化学成分(％)如下：
C    Mn    S     P      SI
0.06 0.23  0.018 0.021  2.12
2.原料的规格为2.75×355mm热轧卷，需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.51×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法：把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.51mm的硅钢带。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以80℃-90℃/小时的速度升温至700-720℃范围内，保持15-16小时，再缓慢冷却，冷却速度以15-20℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至80℃以下时出炉。经发兰处理及检验后入库。
4.对上述生产无取向冷轧电工钢板的牌号进行判定，电磁性能进行检测：
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50             P15/50
1.68            4.78             50W540
其中，磁感强度T指铁芯试样以退磁状态，在标定频率下，当交流磁场的峰值达到某一标定值时，铁芯试样磁感的峰值为磁感应强度的峰值，单位为T(特斯拉)，表示为B(0.01H)，例如：B50表示磁场强度为5000A/m，频率50HZ时的磁感应强度的峰值。
单位铁损指在给定频率f(HZ)，给定磁感应强度峰值磁化的情况下的单位质量铁芯试样中消耗的功率。铁损用符号P(10Bm/f)表示，例如：P15/50，表示在磁感应强度1.5T、频率50HZ下单位质量的铁损。
上述的磁感强度和单位铁损的数据符合国家GB/T2521-1996冷轧电工钢标准规定。
实施例2
1.原料成分
原料为氧气顶吹转炉冶炼而成，其化学成分(％)如下：
C    Mn    S     P     Si
0.04 0.21  0.012 0.020 2.32
2.原料和成品规格
原料的规格为2.70×355热轧卷，需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.49×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法
把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.53mm的硅钢带。先在罩式炉内进行中间退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以100℃-110℃/小时的速度升温至650-685℃范围内，保持11-12小时，随炉冷却至500℃，再吊冷却罩，快速冷却至80℃出炉。中间退火后的钢卷，再进行一次平整冷轧，冷轧至厚度为0.49mm。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为快速升温至860-880℃，保持8-9小时，再缓慢冷却，冷却速度以15-20℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至80℃以下时出炉。经发兰处理、检验后入库。
4.对上述生产无取向冷轧电工钢板的牌号进行判定及电磁性能进行检测：
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50            P15/50
1.68           3.86               50W400
该数据符合国家关于无取向冷轧电工钢板的标准。
实施例3
1.原料成分，原料为氧气顶吹转炉冶炼而成，其化学成分如下：
C     Mn    S      P      SI
0.08  0.18  0.21   0.019  2.35
2.原料及成品规格
原料的规格为2.65×355mm热轧卷，需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.50×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法
把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.54mm的硅钢带。先在罩式炉内进行中间退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以90℃-100℃/小时的速度快速升温至740-760℃范围内，保持10-11小时，随炉冷却至500℃，再吊冷却罩，快速冷却至80℃以下出炉。中间退火后的钢卷，再进行一次平整冷轧，冷轧至厚度为0.50mm。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为快速升温至760-780℃，保持10-11小时，再缓慢冷却，冷却速度以20-25℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至80℃以下时出炉。经发兰处理及检验后入库。
4.对上述生产无取向冷轧电工钢板的牌号进行判定及电磁性能进行检测。
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50            P15/50
1.67           4.94              50W540
该数据符合国家关于无取向冷轧电工钢板的标准。
实施例4：
1.原料成分：原料为氧气顶底复吹转炉而成，其化学成分如下：
C     Mn    S      P      SI
0.04  0.22  0.010  0.018  2.41
2.原料及成品规格
原料规格为2.65×355mm热轧卷；需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.48×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法
把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.52mm的硅钢带。在罩式炉内进行中间退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以110℃-120℃/小时的速度快速升温至720-740℃范围内，保持9-10小时，随炉冷却至500℃，再吊冷却罩，快速冷却至75-80℃出炉。中间退火后的钢卷，再进行一次平整冷轧，冷轧至厚度为0.48mm。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为快速升温至840-860℃，保持12-13小时，再缓慢冷却，冷却速度以10-15℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至60-80℃时出炉。经发兰处理及检验后入库。
4.成品电磁性能及牌号
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50            P15/50
1.69           3.62               50W400
实施例5
1.原料成分：原料为氧气顶底复吹转炉冶炼而成，化学成份如下：
C     Mn    S      P      SI
0.07  0.19  0.013  0.020  1.89
2.原料及成品规格，原料规格为2.60×355mm热轧卷，需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.49×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法
把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.51的硅钢带。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以90℃-100℃/小时的速度快速升温至800-820℃范围内，保持11-12小时，再缓慢冷却，冷却速度以25-30℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至80℃以下时出炉。经发兰处理及检验后入库。
4.成品电磁性能及牌号，
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50            P15/50
1.69           5.24              50W540
实施例6
1.原料成分
原料为氧气顶底复吹转炉冶炼而成，其化学成份如下：
C     Mn    S      P      SI
0.05  0.23  0.012  0.018  1.95
2.原料及成品规格
原料的规格为2.60×355mm热轧卷，需生产的无取向冷轧电工钢板的成品规格为0.51×350mm冷轧硅钢带。
3.制造方法
把氧气顶吹转炉冶炼而成的热轧硅钢卷坯料进行酸洗，再冷轧到厚度为0.55mm的硅钢带。在罩式炉内进行中间退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为以100℃-110℃/小时的速度快速升温至685-700℃范围内，保持8-9小时，随炉冷却至500℃，再吊冷却罩，快速冷却至80℃以下出炉。中间退火后的钢卷，再进行一次平整冷轧，冷轧至厚度为0.49mm。在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内通氢气和氮气混合气体作为保护气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％；退火工艺为快速升温至820-840℃，保持13-14小时，再冷却，冷却速度以15-20℃/小时冷却至500℃，再吊外罩，自然冷却至80℃以下时出炉。经发兰处理及检验后入库。
4.成品电磁性能及牌号
磁感强度(T)    单位铁损(w/kg)    牌号
B50            P15/50
1.69           4.02               50W470
上述实施例中的试样，均符合GB/T2521-1996冷轧电工钢标准规定。再按GB/T2521-1996冷轧电工钢标准规定，将试样在200℃炉温中均热48小时。进行时效处理，要求时效处理后的铁损值也应符合各牌号所规定的值。
  编号             铁损值P15/50(w/kg)
 时效前  时效后  牌号 标准规定值
实施例1  4.78  4.76  50W540 ≤5.40
实施例2  3.86  3.85  50W400 ≤4.00
实施例3  4.94  4.96  50W540 ≤5.40
实施例4  3.62  3.62  50W400 ≤4.00
实施例5  5.24  5.19  50W540 ≤5.40
实施例6  4.02  4.03  50W470 ≤4.70
六种试样，经时效处理后，大部分铁损值均有小幅下降，仅二种试样略有上升，最大上升值不到1％，仅为0.4％，完全符合要求，可以证明采用本发明的产品无磁时效。
其中含碳量≤0.08，即为C≤800ppm，其他成份，同一般无取向硅钢工艺的要求。

Claims (3)

1.无取向冷轧电工钢板制造方法，其步聚如下：
a.选用普通冶炼方法生产的含碳量小于800ppm的热轧硅钢卷坯料，然后酸洗，冷轧到规定厚度；
b.在罩式炉内进行成品退火，罩式炉内的保护气体为氢氮混合气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％，以80℃-120℃/小时的速度升温到700-880℃范围内，保持8-16小时，然后冷却，冷却速度以小于30℃/小时冷却至500℃，吊外罩，再自然冷却至80℃以下出炉。
2.根据权利要求1所述的无取向冷轧电工钢板制造方法，其特征在于：在步聚b的前面增加有罩式退火炉中间退火工艺，罩式炉内的保护气体为氢氮混合气体，其中氢气占10-50％，氮气占50-90％，温度在650-760℃范围内保持8-12小时，然后冷却，随炉冷却至500℃，再用冷却罩快速冷却至小于等于80℃时出炉；出炉后的钢卷再进行一次平整冷轧，轧成规定的成品厚度。
3.根据权利要求1或2所述的无取向冷轧电工钢板制造方法，其特征在于：所述步聚b中的冷却速度为10-20℃/小时之间。
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