CN101275198B - 一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢的制造方法：板坯连铸，控制板坯化学成分为：C 0.007～0.013％，Si 1.6～2.1％，Mn≤0.5％，S≤0.005％，P 0.02～0.1％，Al 0.2～0.4％，N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。将板坯在热轧加热炉中经温度小于1200℃加热，粗轧到30～50mm厚度，粗轧坯进入精轧前的时间在40～70s范围内，控制精轧F1压下量在50～70％。然后进行酸洗冷轧，退火，涂绝缘涂层。本发明生产的钢表面状态良好，无瓦楞状缺陷，磁性和力学性能优良。而且减少了设备的投资，降低了制造成本。

Description

一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢的制造方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢技术，特别属于一种表面状态良好，无瓦楞状缺陷的中牌号无取向电工钢及其制造工艺。

背景技术

无取向电工钢板主要是作为电机和小型EI铁芯材料使用。当电工钢炼钢采用连铸法生产时，若化学成分Si＞1.65％，C＜0.006％时，在热轧过程中不产生α→γ相变，连铸坯中形成的粗大的(100)柱状晶因在热轧过程中动态回复和再结晶缓慢而不能彻底破碎，在热轧板的厚度中心附近形成了粗大伸长的形变晶粒，主要是{100}<011>纤维状组织，以后此组织在冷轧和退火时难以再结晶，使电工钢成品形成了的一种表面凸凹不平的缺陷，俗称为瓦楞状缺陷。

解决瓦楞状缺陷常用如下方法：

低温浇铸法：

日本公开特许公报昭49-39526中提出了使用低温浇铸防止形成粗大柱状晶。但由于低温浇铸要求过热度控制很低且范围很窄，往往引起铸坯中夹杂物增加，影响电工钢成品质量，所以，低温浇铸法在大生产中无法使用。

电磁搅拌法：

日本公开特许公报昭53-114609中提出了使用电磁搅拌减少铸坯中柱状晶率，提高铸坯等轴晶率，这是防止无取向电工钢瓦楞状缺陷采用的常用方法，但电磁搅拌设备投入资金大，维护成本高。

控制热轧粗轧、精轧工艺的方法：

日本公开特许公报昭53-2332号提出将粗轧终轧温度控制为＞900℃，粗轧最后一道次压下率＞50％的方法；还有中国专利03116890提出粗轧道次≤4道次，粗轧累计压下率≥80％，其中至少有一个道次的压下率≥40％，粗轧终轧温度≥980℃，粗轧轧辊辊面粗糙度至少≥5u m的方法，这些方法不但要求粗轧轧机能力大，而且粗轧最后一道次压下率过大，造成粗轧坯的板型难以控制，影响板形质量。

调整化学成分法：

美国专利3935038提出化学成分为C＜0.06％、Si1.5～4.0％、Al＜1.0％、Si+Al＞2.0％、C≥1/100[(Si+Al)-0.75]％，提高碳含量，使连铸板坯加热和热轧时发生α→γ相变，促进热轧组织动态回复和再结晶，消除带钢中部粗大形变晶粒(纤维状组织)，解决瓦楞状缺陷。此专利的缺点是，满足C≥1/100[(Si+Al)-0.75]％条件要求的C含量非常高，成品退火脱碳量增大，脱碳时间延长，影响机组产量。

在中牌号电工钢生产中，还有采用调整化学成分Si≤1.65％，C≤0.006％的方法防止瓦楞状缺陷，但由于硅含量低，造成铁损较大，硬度低，冲片性不好。

热轧板常化处理法：

通过热轧板常化处理增加热轧钢板的再结晶率，可防止瓦楞状缺陷。但此法要增加设备的投资，增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢及其制造方法，通过调整钢坯的化学成分，采用通常的连铸工艺，对热轧工艺进行调整，热轧板不需要常化处理，在湿气氛的脱碳退火工序把碳脱到无时效状态，从而生产出表面状态良好、无瓦楞状缺陷、磁性和力学性能俱佳的中牌号无取向电工钢。

实现上述目的的技术方案为：提供一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢，其化学成分包含：C：0.007～0.0130％，Si：1.60～2.10％，Mn≤0.50％，P：0.02～0.10％，Al：0.20～0.40％，S≤0.005％，N≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明确定上述化学成分的理由为：

碳：为了电工钢带钢在热轧轧制过程中发生α→γ相变，消除中牌号电工钢的瓦楞状缺陷，规定碳0.007％～0.0130％。碳小于0.007％，带钢在热轧轧制过程中不发生α→γ相变，电工钢成品会产生瓦楞状，碳大于0.0130％，在脱碳退火阶段，脱碳时间要延长，影响产量，造成制造成本增加。

硅：硅作为增加电阻的元素加入，并主要利用硅含量提高增加电阻率，降低铁损，规定硅含量1.60％～2.10％，之所以规定上限为2.10％，是因为在本发明的碳含量的范围内，硅含量超过上限会出现瓦楞状缺陷。

锰：锰与硫形成MnS，防止FeS的形成，改善热轧塑性。同时改善织构，提高磁性。但锰含量的提高降低了相变点，对脱碳退火不利，因此，要求Mn≤0.50％。

磷：磷在电工钢中可提高电阻率，降低铁损，但磷为偏析元素，过高会造成热轧、冷轧生产困难，因此，限制在0.02～0.10％。

铝：铝对无取向电工钢性能起重要作用。它的作用和硅相似，并且对钢的强度和硬度的影响又不象硅那样明显，而稳定铁素体的作用比硅更强。对Fe-Si-C相的影响来说，加0.3％的Al相当于加0.75％Si，铝的存在在硅钢退火时，可使(100)组分增多，(111)组分减少，但铝含量太高，降低了电工钢的磁感，因此，铝含量范围为0.20％～0.40％。

S、N元素：硫与锰结合生成细小硫化锰，增大铁损、降低磁感。本发明要求硫含量低于0.005％；氮形成夹杂粒子，降低磁性，因此，氮含量要低于0.005％，以免生成AlN使铁损值升高。

一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢的制造方法，包含以下步骤：

1)炼钢：

按照上述化学成分配比条件炼钢，在板坯连铸时，无需电磁搅拌，按通常的连铸方法控制过热度。

2)热轧：

使用符合上述化学成分条件的炼钢板坯，在热轧加热炉中经温度小于1200℃加热，粗轧到30～50mm厚度，控制粗轧坯进入精轧前的时间在40～70s范围内，保证热轧板再结晶时间，控制精轧F1压下量在50～70％，目的是促进热轧板再结晶，精轧出口温度在830～900℃，对电工钢磁性有利。卷取温度控制在550～680℃范围内，不仅卷取温度控制稳定，而且电工钢成品带钢纵向磁性均匀，带钢在后续酸洗时易于酸洗。

3)酸洗冷轧；

带钢不需常化处理。热轧带钢即可先酸洗，再在单机架轧机进行冷轧；也可以在酸连轧机组上一次完成。热轧带钢酸洗去除氧化铁皮后，用一次法冷轧直接轧到0.50mm的成品厚度。

4)退火；

轧硬卷在电工钢退火涂层机组在退火温度750～850℃，退火时间3～4min，露点为50℃的条件下的湿气氛中实施脱碳退火后，再在850～950℃，5～30sec的时间内进行再结晶退火。

5)涂绝缘涂层。

所述步骤2)中，控制精轧F1压下量在50～70％，目的是促进热轧板再结晶，精轧出口温度在830～900℃，对电工钢磁性有利。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明采用的中牌号无取向电工钢化学成分，使带钢在热轧过程中产生了α→γ相变，要求粗轧坯进入精轧前的时间在40～70s范围内，精轧F1压下量在50～70％，因此生产的中牌号电工钢无瓦楞状缺陷，表面状态良好，磁性和力学性能优良。

2.由于在炼钢工序不需要电磁搅拌设备，对板坯连铸无低过热度的苛刻要求；热轧工序对粗轧和精轧设备方面无特殊要求；在冷轧工序不需要对热轧带钢进行常化处理，因此，减少了设备的投资，降低了制造成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

首先按化学成分碳：0.0073％、硅：1.96％、锰：0.25％、硫：0.0050％、铝：0.32％、氮：0.0025％、磷：0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼出钢，接着用连铸制成板坯。

在热轧加热炉中以1180℃的温度对板坯进行加热，要求粗轧坯进入精轧前的时间控制在45s范围内，精轧F1压下量在50％，精轧终轧温度880℃，接着在650℃的温度下进行卷取。在酸洗连轧机组对2.6mm厚的热轧带钢冷轧至0.5mm厚，接着轧硬态带钢在电工钢连续退火涂层机组以840℃×3min、露点50℃的湿气氛条件下进行脱碳退火，然后在880℃×10sec的条件下进行再结晶退火，最后对带钢进行涂层而制成成品。结果见表1，铁损3.85w/kg，磁感1.683T，带钢表面最大粗糙度为5.78um，钢板表面无瓦楞状缺陷。

实施例2

首先按化学成分含碳：0.0123％、硅：2.05％、锰：0.20％、硫：0.0045％、铝：0.25％、氮：0.0020％、磷：0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼出钢，接着用连铸制成板坯。

在热轧加热炉中以1140℃的温度对板坯进行加热，要求粗轧坯进入精轧前的时间控制在64s范围内，精轧F1压下量在65％，精轧终轧温度860℃，接着在600℃的温度下进行卷取。在酸洗连轧机对2.6mm厚的热轧带钢冷轧至0.5mm厚，接着轧硬态带钢在电工钢连续退火涂层机组以850℃×4min、露点50℃的湿气氛条件下进行脱碳退火，然后在900℃×8sec的条件下进行再结晶退火，最后对带钢进行涂层而制成成品。结果见表1，铁损3.74w/kg，磁感1.692T，带钢表面最大粗糙度为4.25um，钢板表面无瓦楞状缺陷。

实施例3

首先按化学成分含碳：0.0097％、硅：1.65％、锰：0.27％、硫：0.0040％、铝：0.35％、氮：0.0025％、磷：0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼出钢，接着用连铸制成板坯。

在热轧加热炉中以1120℃的温度对板坯进行加热，要求粗轧坯进入精轧前的时间控制在55s范围内，精轧F1压下量在55％，精轧终轧温度860℃，接着在580℃的温度下进行卷取。在酸洗连轧机对2.6mm厚的热轧带钢冷轧至0.5mm厚，接着轧硬态带钢在电工钢连续退火涂层机组以840℃×3min、露点50℃的湿气氛条件下进行脱碳退火，然后在860℃×15sec的条件下进行再结晶退火，最后对带钢进行涂层而制成成品。结果见表1，铁损3.96w/kg，磁感1.688T，带钢表面最大粗糙度为3.47um，钢板表面无瓦楞状缺陷。

实施例4

首先按化学成分含碳：0.0113％、硅：1.85％、锰：0.20％、硫：0.0035％、铝：0.30％、氮：0.0023％、磷：0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼出钢，接着用连铸制成板坯。

在热轧加热炉中以1150℃的温度对板坯进行加热，要求粗轧坯进入精轧前的时间控制在50s范围内，精轧F1压下量在70％，精轧终轧温度850℃，接着在600℃的温度下进行卷取。在酸洗连轧机对2.6mm厚的热轧带钢冷轧至0.5mm厚，接着轧硬态带钢在电工钢连续退火涂层机组以840℃×4min、露点50℃的湿气氛条件下进行脱碳退火，然后在860℃×15sec的条件下进行再结晶退火，最后对带钢进行涂层而制成成品。结果见表1，铁损3.93w/kg，磁感1.690T，带钢表面最大粗糙度为3.93um，钢板表面无瓦楞状缺陷。

实施例5

首先按化学成分含碳：0.0085％、硅：2.01％、锰：0.21％、硫：0.0033％、铝：0.28％、氮：0.0013％、磷：0.022％，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼出钢，接着用连铸制成板坯。

在热轧加热炉中以1120℃的温度对板坯进行加热，要求粗轧坯进入精轧前的时间控制在70s范围内，精轧F1压下量在65％，精轧终轧温度860℃，接着在600℃的温度下进行卷取。在酸洗连轧机对2.6mm厚的热轧带钢冷轧至0.5mm厚，接着轧硬态带钢在电工钢连续退火涂层机组以840℃×4min、露点50℃的湿气氛条件下进行脱碳退火，然后在860℃×15sec的条件下进行再结晶退火，最后对带钢进行涂层而制成成品。结果见表1，铁损3.79w/kg，磁感1.689T，带钢表面最大粗糙度为4.63um，钢板表面无瓦楞状缺陷。

具体数据对比见表1

注：1)带钢表面最大粗糙度是在涂层后测量，最大粗糙度小于7um时，无瓦楞状缺陷；

2)对比例1、2，由于含碳量、精轧前停留时间和精轧F1压下量不在本发明范围，因此，最大粗糙度大于7um，产生了瓦楞状缺陷。

3)对比例3由于含硅量低，尽管含碳量、精轧前停留时间和精轧F1压下量不在本发明范围。最大粗糙度为4.01um，带钢表面也没有产生瓦楞状缺陷，但由于含硅量低，硬度和屈服强度偏低。

Claims (1)

1.一种表面状态良好的无取向中牌号电工钢的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将原料进行冶炼和连铸，制成板坯，控制板坯的化学成分质量百分比组成为：C  0.007～0.013％，Si  1.6～2.1％，Mn≤0.5％，S≤0.005％，P 0.02～0.1％，Al  0.2～0.4％，N≤0.005％，其余为不可避免的杂质和Fe；

2)热轧：板坯在热轧加热炉中加热温度不高于1200度，粗轧到30～50mm厚；粗轧坯进入精轧前的时间为40～70秒；精轧压下量为50～70％；精轧出口温度为830～900℃；卷取温度控制在550～680℃；

3)酸洗冷轧：酸洗后用一次法冷轧直接轧到0.50mm的成品厚度；

4)退火：在退火温度750～850℃，退火时间3～4min，露点为50℃的条件下的湿气氛中实施脱碳退火后，再在850～950℃，5～30sec的时间内进行再结晶退火；

5)涂绝缘涂层。