CN101643829A - 冷轧取向硅钢生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明冷轧取向硅钢生产工艺，涉及冶金技术领域，旨在解决传统冷轧取向硅钢生产技术及工序复杂、成本高、热轧板坯所需加热温度高、控制取向硅钢成份命中率低、脱碳退火需两次操作等技术问题。本发明包括如下步骤：电炉控制冶炼；炉外加热炉和炉外真空炉精炼；吊包出钢、模铸出钢锭；开坯；热轧；抛丸酸洗；一次冷轧；完全脱碳退火；二次冷轧；退火涂MgO；罩式炉高温退火；钢带平整涂绝缘层；纵剪裁边并包装入库。本发明适用于冷轧取向硅钢的生产。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别一种冷轧取向硅钢的生产工艺。
背景技术
冷轧取向硅钢是用以制造各种发电机、变压器、和电工仪表，是电力、电工、电讯工业中必不可少的节能降耗磁性材料。因受生产工艺的高、精、尖的制约，全世界仅有十几家钢厂能生产该产品，因此冷轧取向硅钢市场供应紧缺，目前国内自给率仅50％。
冷轧取向硅钢其生产工序复杂，生产成本高，技术含量高，生产难度大，但附加值也高，其市场价格可达到普通钢材的数倍。随着我国国民经济的迅速发展，电力工业呈快速增长趋势，电网建设投资步伐逐步加快，输变电设备行业的高速增长发展，就为冷轧取向硅钢带来更多的发展空间。
目前，国内传统生产冷轧取向硅钢由于是选用MnS、ALN作为抑制剂，决定了板坯的加热炉温度要1330-1350℃，使许多板材热轧厂的加热炉达不到生产条件，或因严重影响加热炉的使用寿命而不能生产硅钢热轧卷；同时，其生产工序多且复杂，生产周期长，这些因素都极大地制约了我国冷轧取向硅钢在量上的突破。
目前，日本的冷轧硅钢无论在产品质量，还是新技术、新产品开发等方面，都处于世界领先地位，尤其是新日铁公司和川崎制铁公司是生产硅钢的两大基地，近年来，两公司先后开发生产出具有高磁感取向硅钢产品(新日铁公司的Hi-B钢和川崎制铁公司的RGH系列产品)及磁畴细化型取向硅钢产品，推动了世界取向硅钢的发展。
川崎制铁公司提出第二次冷轧分成前段和后段，第二次冷轧的总压下率为R(％)，前段轧制以连续方式在100℃以下进行，使得(222)强度变高，错位量少，轧制温度低，可防止微细析出的碳化物变粗大，连续方式促使均匀变形，提高磁感，轧制的板厚为0.3R～0.8R。后段轧制在可逆方式下至少轧制1道次且在175～300℃进行，必要时前后段之间实施热处理。后段轧制中变形量大，不断生成变形带，使二次再结晶晶核增加，细化二次结晶粒，降低铁损。
在我国，现有冷轧取向硅钢生产技术其生产工序复杂，生产成本高，技术含量门槛高而限制了各厂家的投产及扩产。主要存在的问题是：(1)选用抑制剂较为单一，抑制剂的溶解温度点高，使得热轧卷生产时，板坯的加热温度要1330℃--1350℃，致使许多冶炼厂的加热炉都不能胜任。(2)硅钢的传统冶炼模式是采用高炉加转炉吹炼，对控制取向硅钢成份命中率能力一般。(3)生产工序复杂。
发明内容
本发明旨在解决传统冷轧取向硅钢生产技术及工序复杂、成本高、热轧板坯所需加热温度高、控制取向硅钢成份命中率低、脱碳退火需两次操作等技术问题，以提供一种简化生产技术及工序、降低生产成本、热轧板坯所需加热温度低、控制取向硅钢成份命中率高、脱碳退火仅需一次操作的冷轧取向硅钢生产工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的冷轧取向硅钢生产工艺，包括如下步骤：
a)将生铁、IF钢和返回料加入电炉冶炼，控制炉料中元素含量C小于或等于0.1％、P.小于或等于0.01％；冶炼产出的钢水注入钢包，控制前述钢水温度1620～1680℃；
b)将钢包置于炉外加热炉中，加入占炉料总重0.1～0.2％的AL块、1.5～2.25％的石灰、0.25～0.37％的矽石、0.25～0.37％的萤石进行熔炼，待全部熔融后，加入占炉料总重0.20～0.30％的碳粉；当钢水中S的含量为0.003～0.007％时，调控Cu含量为0.58～0.64％、C含量为0.30～0.50％；冶炼产出的钢水注入中间包，控制前述钢水温度1655～1695℃；
c)将中间包置于炉外真空炉中，若钢液温度低于1520℃，则向包中加入占炉料总重0.1～0.2％的AL锭；控制真空度小于或等于500Pa，入罐时间5～15分钟；用生铁微调钢水中C含量于0.03～0.04％之间，调整Si含量于2.8～3.2％；Mn、Cu、S重量比为19～22∶58～62∶0.5～1.5；
d)吊包出钢，吊包温度1530～1580℃，之后进行模铸，模铸完成后，将钢锭送至加热炉中，钢锭入炉温度400～750℃；钢锭加热温度1100～1250℃，钢锭在炉时间6～10h；之后，将钢坯放入加热炉中，加热温度为1260～1290℃，加热时间3～5h，之后对钢坯进行初轧，初轧温度为1100～1200℃，压下率大于或等于80％；初轧完成后进行精轧，精轧温度为900～1080℃，压下率大于或等于90％，层流冷却，当温度为500～650℃时对精轧后的钢带进行卷取；
e)对前述钢带进行抛丸酸洗以去除钢带表面的氧化铁皮；
f)将酸洗完成后的钢卷在轧机中进行一次轧制；
g)将一次冷轧后的钢带开卷用3～5％的NaOH溶液进行碱洗，再经水洗，之后通过热风干燥后进入脱碳退火炉进行脱碳处理，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度为790～850℃，钢带以4～6m/min的速度通过脱碳退火炉；
h)脱碳退火后的钢将再次返回轧机进行二次轧制，将钢带轧至工艺尺寸；
i)二次轧制完成后，钢卷经3～5％的NaOH溶液碱洗后，再经水洗，之后入炉退火，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度500～600℃；最后涂敷MgO并烘干；
j)将钢带送到高温罩式炉进行高温退火，炉内气氛为N2、H2，炉内温度为1100～1300℃；
k)将钢卷清洗后涂绝缘层，然后烘干并在退火炉内进行拉伸平整，炉内气氛为N2、H2，炉内温度800～830℃；
l)对钢带进行剪裁整型后，产出成品。
前述的冷轧取向硅钢生产工艺，其中步骤c所述的Mn∶Cu∶S重量比为21∶60∶1。
本发明冷轧取向硅钢生产工艺的有益效果：
1.依据(Mn，Cu)1.8S抑制剂溶解温度较低的特点，使板坯在加热炉中的温度比传统的加热温度低了50-70℃，提高了加热炉的使用寿命，减少硅钢的氧化烧损约2％；
2.硅钢冶炼中，硅钢的成份范围很窄，以碳含量为例，标准中的碳上限-标准中的碳下限＝0.01％，冶炼很难达到成分标准的要求，如冶炼不合格或者命中率低，将极大增加生产成本；如果成分控制能力强，炼一炉，成功一炉，将降低生产成本。该方法利用电炉氧化能力强，LF炉微调成分能力强，VOD除气、除夹杂、搅拌能力强的特点，使冶炼成分的命中率提高了13％；
3.一次脱碳退火比两次操作完成生产效率更高，生产成本更低。
具体实施方式
本发明的应用原理、作用与功效，通过如下实施方式予以说明。
实施例1
本发明的冷轧取向硅钢生产工艺，包括如下步骤：
a)将生铁、IF钢和返回料加入电炉冶炼，控制炉料中元素含量C小于0.1％、P小于0.01％；冶炼产出的钢水注入钢包，控制前述钢水温度1620℃；
b)将钢包置于炉外加热炉中，加入占炉料总重0.1％的AL块、1.5％的石灰、0.25％的矽石、0.25％的萤石进行熔炼，待全部熔融后，加入占炉料总重0.20％的碳粉；当钢水中S的含量为0.003％时，调控Cu含量为0.58％、C含量为0.30％；冶炼产出的钢水注入中间包，控制前述钢水温度1655℃；
c)将中间包置于炉外真空炉中，若钢液温度低于1520℃，则向包中加入占炉料总重0.1％的AL锭；控制真空度小于或等于500Pa，入罐时间15分钟；用生铁微调钢水中C含量为0.03％，调整Si含量于2.8％；Mn、Cu、S重量比为19∶58∶0.5；
d)吊包出钢，吊包温度1530℃，之后进行模铸，模铸完成后，将钢锭送至加热炉中，钢锭入炉温度400℃；钢锭加热温度1100℃，钢锭在炉时间10h；之后，将钢坯放入加热炉中，加热温度为1260℃，加热时间5h，之后对钢坯进行初轧，初轧温度为1100℃，压下率大于80％；初轧完成后进行精轧，精轧温度为900℃，压下率大于90％，层流冷却，当温度为500℃时对精轧后的钢带进行卷取；
e)对前述钢带进行抛丸酸洗以去除钢带表面的氧化铁皮；
f)将酸洗完成后的钢卷在轧机中进行一次轧制；
g)将一次冷轧后的钢带开卷用3％的NaOH溶液进行碱洗，再经水洗，之后通过热风干燥后进入脱碳退火炉进行脱碳处理，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度为790℃，钢带以4m/min的速度通过脱碳退火炉；
h)脱碳退火后的钢将再次返回轧机进行二次轧制，将钢带轧至工艺尺寸；
i)二次轧制完成后，钢卷经3％的NaOH溶液碱洗后，再经水洗，之后入炉退火，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度550℃；最后涂敷MgO并烘干；
j)将钢带送到高温罩式炉进行高温退火，炉内气氛为N2、H2，炉内温度为1200℃；
k)将钢卷清洗后涂绝缘层，然后烘干并在退火炉内进行拉伸平整，炉内气氛为N2、H2，炉内温度800℃；
l)对钢带进行剪裁整型后，产出成品。
实施例2
本发明的冷轧取向硅钢生产工艺，包括如下步骤：
a)将生铁、IF钢和返回料加入电炉冶炼，控制炉料中元素含量C等于0.1％、P等于0.01％；冶炼产出的钢水注入钢包，控制前述钢水温度1680℃；
b)将钢包置于炉外加热炉中，加入占炉料总重0.2％的AL块、2.25％的石灰、0.37％的矽石、0.37％的萤石进行熔炼，待全部熔融后，加入占炉料总重0.30％的碳粉；当钢水中S的含量为0.007％时，调控Cu含量为0.64％、C含量为0.50％；冶炼产出的钢水注入中间包，控制前述钢水温度1695℃；
c)将中间包置于炉外真空炉中，若钢液温度低于1520℃，则向包中加入占炉料总重0.2％的AL锭；控制真空度小于或等于500Pa，入罐时间5分钟；用生铁微调钢水中C含量为0.04％，调整Si含量于3.2％；Mn、Cu、S重量比为22∶62∶1.5；
d)吊包出钢，吊包温度1580℃，之后进行模铸，模铸完成后，将钢锭送至加热炉中，钢锭入炉温度750℃；钢锭加热温度1250℃，钢锭在炉时间6h；之后，将钢坯放入加热炉中，加热温度为1290℃，加热时间3h，之后对钢坯进行初轧，初轧温度为1200℃，压下率大于或等于80％；初轧完成后进行精轧，精轧温度为1080℃，压下率大于或等于90％，层流冷却，当温度为650℃时对精轧后的钢带进行卷取；
e)对前述钢带进行抛丸酸洗以去除钢带表面的氧化铁皮；
f)将酸洗完成后的钢卷在轧机中进行一次轧制；
g)将一次冷轧后的钢带开卷用5％的NaOH溶液进行碱洗，再经水洗，之后通过热风干燥后进入脱碳退火炉进行脱碳处理，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度为850℃，钢带以4m/min的速度通过脱碳退火炉；
h)脱碳退火后的钢将再次返回轧机进行二次轧制，将钢带轧至工艺尺寸；
i)二次轧制完成后，钢卷经5％的NaOH溶液碱洗后，再经水洗，之后入炉退火，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度600℃；最后涂敷MgO并烘干；
j)将钢带送到高温罩式炉进行高温退火，炉内气氛为N2、H2，炉内温度为1300℃；
k)将钢卷清洗后涂绝缘层，然后烘干并在退火炉内进行拉伸平整，炉内气氛为N2、H2，炉内温度830℃；
l)对钢带进行剪裁整型后，产出成品。
实施例3
a)将生铁、IF钢和返回料加入电炉冶炼，控制炉料中元素含量C小于或等于0.1％、P小于或等于0.01％；冶炼产出的钢水注入钢包，控制前述钢水温度1650℃；
b)将钢包置于炉外加热炉中，加入占炉料总重0.15％的AL块、2.10％的石灰、0.29％的矽石、0.29％的萤石进行熔炼，待全部熔融后，加入占炉料总重0.25％的碳粉；当钢水中S的含量为0.005％时，调控Cu含量为0.59％、C含量为0.40％；冶炼产出的钢水注入中间包，控制前述钢水温度1675℃；
c)将中间包置于炉外真空炉中，若钢液温度低于1520℃，则向包中加入占炉料总重0.15％的AL锭；控制真空度小于或等于500Pa，入罐时间10分钟；用生铁微调钢水中C含量为0.035％，调整Si含量于2.9％；Mn、Cu、S重量比为21∶60∶1；
d)吊包出钢，吊包温度1560℃，之后进行模铸，模铸完成后，将钢锭送至加热炉中，钢锭入炉温度600℃；钢锭加热温度1200℃，钢锭在炉时间8h；之后，将钢坯放入加热炉中，加热温度为1280℃，加热时间4h，之后对钢坯进行初轧，初轧温度为1150℃，压下率大于或等于80％；初轧完成后进行精轧，精轧温度为1020℃，压下率大于或等于90％，层流冷却，当温度为600℃时对精轧后的钢带进行卷取；
e)对前述钢带进行抛丸酸洗以去除钢带表面的氧化铁皮；
f)将酸洗完成后的钢卷在轧机中进行一次轧制；
g)将一次冷轧后的钢带开卷用4％的NaOH溶液进行碱洗，再经水洗，之后通过热风干燥后进入脱碳退火炉进行脱碳处理，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度为800℃，钢带以5m/min的速度通过脱碳退火炉；
h)脱碳退火后的钢将再次返回轧机进行二次轧制，将钢带轧至工艺尺寸；
i)二次轧制完成后，钢卷经4％的NaOH溶液碱洗后，再经水洗，之后入炉退火，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度550℃；最后涂敷MgO并烘干；
j)将钢带送到高温罩式炉进行高温退火，炉内气氛为N2、H2，炉内温度为1200℃；
k)将钢卷清洗后涂绝缘层，然后烘干并在退火炉内进行拉伸平整，炉内气氛为N2、H2，炉内温度820℃；
l)对钢带进行剪裁整型后，产出成品。
本发明冷轧取向硅钢生产工艺，采用电炉+VOD(炉外真空精炼)做取向硅钢冶炼，成分命中率达97-98％，相比传统冶炼模式的成分命中率约高13％；在MnS，ALN的基础上调控Cu含量至0.58-0.64％，形成在较低温度就能溶解的(Mn，Cu)1.8S抑制剂，其溶解温度为1250℃；直接把硅钢含碳量从350ppm一次脱至30ppm达到一次脱碳退火，达到了国内先进水平。
本发明冷轧取向硅钢生产工艺的主要技术指标：
1.含碳量从350ppm左右一次脱至30ppm以下；
2.坯卷成材率＞62％，磁感、铁损达标；
3.抑制剂Cu的含量0.58～0.64％。
由本发明生产的冷轧取向硅钢主要技术指标：
1.产品执行标准：国标GB/T2521-2002
2.产品检测指标
| 牌号 | 磁感应强度要求(T)B08 | 铁损要求(W/Kg)P17/50 | 产品达到该牌号的比例(％) |
| F30Q120 | ＞1.85 | ＜1.2 | 36 |
| F30Q130 | ＞1.83 | ＜1.3 | 44 |
| F30Q140 | ＞1.80 | ＜1.4 | 20 |
其它的指标检测：
层间电阻≥80Ω.cm2
附着性 B-D级
从上所述，本发明冷轧取向硅钢生产工艺，具有简化生产技术及工序、降低生产成本等技术特点，同时还具有热轧板坯所需加热温度低、控制取向硅钢成份命中率高、脱碳退火仅需一次操作等诸多优点。
Claims (2)
1.冷轧取向硅钢生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
a)将生铁、IF钢和返回料加入电炉冶炼，控制炉料中元素含量C小于或等于0.1％、P小于或等于0.01％；冶炼产出的钢水注入钢包，控制前述钢水温度1620～1680℃；
b)将钢包置于炉外加热炉中，加入占炉料总重0.1～0.2％的AL块、1.5～2.25％的石灰、0.25～0.37％的矽石、0.25～0.37％的萤石进行熔炼，待全部熔融后，加入占炉料总重0.20～0.30％的碳粉；当钢水中S的含量0.003～0.007％时，调控Cu含量为0.58～0.64％、C含量为0.30～0.50％；冶炼产出的钢水注入中间包，控制前述钢水温度1655～1695℃；
c)将中间包置于炉外真空炉中，若钢液温度低于1520℃，则向包中加入占炉料总重0.1～0.2％的AL锭；控制真空度小于或等于500Pa，入罐时间5～15分钟；用生铁微调钢水中C含量于0.03～0.04％之间，调整Si含量于2.8～3.2％；Mn、Cu、S重量比为19～22∶58～62∶0.5～1.5；
d)吊包出钢，吊包温度1530～1580℃，之后进行模铸，模铸完成后，将钢锭送至加热炉中，钢锭入炉温度400～750℃；钢锭加热温度1100～1250℃，钢锭在炉时间6～10h；之后，将钢坯放入加热炉中，加热温度为1260～1290℃，加热时间3～5h，之后对钢坯进行初轧，初轧温度为1100～1200℃，压下率大于或等于80％；初轧完成后进行精轧，精轧温度为900～1080℃，压下率大于或等于90％，层流冷却，当温度为500～650℃时对精轧后的钢带进行卷取；
e)对前述钢带进行抛丸酸洗以去除钢带表面的氧化铁皮；
f)将酸洗完成后的钢卷在轧机中进行一次轧制；
g)将一次冷轧后的钢带开卷用3～5％的NaOH溶液进行碱洗，再经水洗，之后通过热风干燥后进入脱碳退火炉进行脱碳处理，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度为790～850℃，钢带以4～6m/min的速度通过脱碳退火炉；
h)脱碳退火后的钢将再次返回轧机进行二次轧制，将钢带轧至工艺尺寸；
i)二次轧制完成后，钢卷经3～5％的NaOH溶液碱洗后，再经水洗，之后入炉退火，炉内气氛为N2、H2、H2O，炉内温度500～600℃；最后涂敷MgO并烘干；
j)将钢带送到高温罩式炉进行高温退火，炉内气氛为N2、H2，炉内温度为1100～1300℃；
k)将钢卷清洗后涂绝缘层，然后烘干并在退火炉内进行拉伸平整，炉内气氛为N2、H2，炉内温度800～830℃；
l)对钢带进行剪裁整型后，产出成品。
2.如权利要求1所述的冷轧取向硅钢生产工艺，其特征在于：步骤c所述的Mn∶Cu∶S重量比为21∶60∶1。
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