CN102172824B - 一种冷轧高硅钢薄带的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种冷轧高硅钢薄带的制造方法，属于带钢轧制技术领域。制造工艺为：原料冶炼浇铸成锭或铸坯，锻造或热粗轧成板坯，经热轧形成0.7~4.0mm的钢板，再冷轧。冷轧采用全部道次异步轧制或同步轧制与异步轧制先后实施两种形式，异步轧制速比为1.05~1.50，冷轧温度为400℃至室温，总压下率30%以上。本发明实现了冷轧高硅钢薄带特别是超薄带的稳定高效轧制成形，在高硅钢薄带工业化生产上应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于带钢轧制技术领域，特别涉及一种冷轧高硅钢薄带的高效制造方法。
背景技术
硅含量与硅钢性能密切相关，随硅含量提高，硅钢硬脆严重，轧制成形困难。高硅钢一般是指硅含量介于4.0～7.1wt％的硅钢。高硅钢冷加工方面的问题有：
(1)高硅钢的有序结构导致其固有脆性，易于断裂和边裂。目前，针对高硅钢脆性主要有三种解决方案。第一是采用快速凝固直接制取薄带，省略轧制过程(日本专利JP5569223)。但该方法存在板厚控制精度低、薄带表面质量差、幅宽受到限制等缺点，不适合工业化规模生产。第二是采用3.0wt.％Si左右的普通硅钢，在含SiCl4的气氛中加热渗硅，再利用扩散退火消除板厚方向的浓度梯度(日本专利JP6326330)。但该方法需要高温长时间加热，制造成本高。第三即采用轧制方式制造高硅钢，通过限定热轧前板坯晶粒尺寸(JP62103321)、热轧板组织形态(JP61166923)、冷轧流程及轧制温度(日本专利JP63227717A、JP63069915A)等途径，有效改善了冷轧成形性。
(2)高硅钢的高硬度特性，使冷轧面向中高频领域应用的薄规格产品时轧机负荷过大。冷轧负荷虽可通过减小辊径即减小轧辊与板材的接触弧长来降低，但辊径减小会消弱轧机系统的机械稳定性。因此，有必要开发薄规格高硅钢产品的高效冷轧技术。
异步轧制是两工作辊圆周线速度不同的特殊轧制方式。异步轧制时轧件上下表面金属流动速度不同，两个中性点位置不再保持一致，由此在两中性点之间形成摩擦力方向相反的“搓轧”变形，使异步轧制具有轧制力低、轧薄能力强且无最小厚度限制以及精度高和板形好等特点。因此，异步轧制在解决高硅钢薄带轧制成形问题上，拥有独特优势。目前关于冷轧方式制造高硅钢的文献中，尚未见将异步轧制应用于高硅钢薄带制备的报道。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高硅钢薄带的制造方法。该方法是一种可稳定高效地制造冷轧高硅钢薄带的方法。
本发明的高硅钢薄带的制造工艺包括：铸造、热粗轧或锻造、热精轧和冷轧等工序，其特征在于冷轧工序采用异步轧制方式。
(1)铸造：原料熔炼后在1400～1600℃下浇铸成铸坯。铸坯在800～200℃范围内需以低于100℃/h的速度冷却，以避免热应力开裂。
(2)锻造或热粗轧：铸坯在1200～950℃进行锻造或热粗轧，总压下率高于40％，以破碎铸态粗大晶粒。
(3)热精轧：在1100～650℃范围内连续热轧至厚度为0.7～4.0mm的热轧板，总压下率高于40％。热轧后可以选用900～1200℃保温30s～1h的常化退火来调控热轧板组织。
(4)冷轧：采用全部道次异步轧制或同步轧制与异步轧制先后实施两种形式，异步轧制速比为1.06～1.50，冷轧温度为400℃至室温，总压下率30％以上。
本发明的制造方法适用的高硅钢化学成分按质量百分比为：Si：4.0～7.1wt％、Mn：0.05～1.0wt％、P：0.005～0.1wt％、C：＜0.01wt％、S：＜0.01wt％，其余为铁及不可避免的杂质。
成分限定的理由如下：
Si：Si的质量百分含量范围为：4.0～7.1wt％。Si是提高电阻率进而降低涡流损耗乃至总铁损的有效元素，故以接近普通硅钢最高硅含量的4.0wt％作为下限；另一方面，如硅含量超过7.1wt％，矫顽力提高、饱和磁感应强度和最大磁导率降低，同时加工性显著恶化。
Mn：Mn的质量百分含量范围为：0.05～1.0wt％。Mn是提高热轧性能的必要元素，含量低于0.05wt％改善效果不足，含量超过1.0wt％，影响冷加工性。
P：P的质量百分含量范围为：0.005～0.1wt％。P是提高冲片加工性的必要元素，低于0.005wt％达不到效果，超过0.1wt％导致冷加工性恶化。
C：C的质量百分含量范围为：C＜0.01wt％。C是对磁性能有害的元素，超过0.01wt％C，需进行脱碳退火且脱碳时间过长，降低生产效率。
S：S的质量百分含量范围为：S＜0.01wt％。S是对磁性有害的MnS等非金属相的形成元素，含量应低于0.01wt％。
热轧及冷轧工艺说明如下：
热轧工艺：根据冷轧薄带的目标厚度选择热轧板厚度，一般冷轧薄带越薄则相应的热轧板厚度越小。热轧板厚度超过4.0mm，冷轧负担大；热轧板厚度低于0.7mm，热轧难度大且冷轧可调控的压下率空间小。
冷轧工艺：(1)薄带厚度。薄带厚度显著影响高硅钢的频率特性，根据高硅钢工频至中高频的使用范围，高硅钢产品厚度规格处于0.02～0.50mm范围。(2)轧制温度。选择400℃作为冷轧上限温度，一方面是低于400℃可满足成形性需要，另一方面可避免氧化和润滑方面的问题。为确保高硅钢的冷轧成形性，温度随冷轧过程的进行逐渐降低。(3)异步速比。速比低于1.05时异步轧制效果不显著，速比高于1.50时异步轧制效果提高已不明显且轧机振动加重。
本发明的高硅钢薄带制造方法，以普通硅钢的制造流程与装备为基础，仅在冷轧工序或冷轧工序的后段采用异步轧制。轧制同样厚度规格的薄带，异步轧制的道次压下率显著提高，同时异步轧制的适用辊径远大于同步轧制。因此，冷轧工序引入异步轧制方式，可实现高硅钢薄带稳定高效的轧制法制备，具有广阔的工业化应用前景。
本发明制备的高硅钢作为电力电子工业中广泛应用的软磁合金，适用于制作发电机、电动机、变压器及其它仪器的铁芯。能满足电力电子设备的高效、节能以及小型化、高频化的要求。具有低铁损、高磁导率、低噪音的极佳软磁性能。
附图说明
图1本发明高硅钢薄带制备流程示意图。
图2本发明制造方法制备的0.50mm、0.35mm、0.20mm、0.10mm、0.02mm厚度的高硅钢薄带照片。
具体实施方式
实施例1
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。板坯在1100～800℃范围内连续热轧至4.0mm厚。热轧板经1050℃保温10min常化退火并酸洗后进行冷轧。冷轧先采用同步轧制方式在400至200℃之间经道次轧到0.70mm，其后采用1.05速比的异步轧制在200℃至室温之间经道次轧到0.50mm。
表1实验钢化学成分(重量百分比)
| Si | C | S | P | Mn | Fe |
| 6.47 | 0.006 | 0.001 | 0.008 | 0.069 | bal. |
比较例1
比较例1轧制参数见表2。.
实施例2
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。在1100～750℃范围内连续热轧至2.6mm厚。热轧板酸洗后进行冷轧，先采用同步轧制方式在400至200℃之间经道次轧到0.50mm，其后采用1.13速比的异步轧制在200℃至室温经道次轧到0.35mm。
比较例2
比较例2轧制参数见表2。.
实施例3
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。在1100～700℃范围内连续热轧至1.1mm厚。热轧板经1050℃保温10min常化退火并酸洗后进行冷轧。先采用同步轧制方式在400至200℃之间经道次轧到0.40mm，其后采用119速比的异步轧制在200℃至室温经道次轧到0.27mm。
比较例3
比较例3轧制参数见表2。.
实施例4
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。在1100～700℃范围内连续热轧至1.1mm厚。热轧板经1050℃保温10min常化退火并酸洗后进行冷轧。冷轧全部道次采用119速比的异步轧制方式，其中400至200℃之间经道次轧到0.50mm，200℃至室温经道次轧到0.20mm。
比较例4
比较例4轧制参数见表2。.
实施例5
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。在1100～680℃范围内连续热轧至0.9mm厚。热轧板经1050℃保温10min常化退火并酸洗后进行冷轧。冷轧全部道次采用1.35速比的异步轧制方式，其中400至200℃之间经道次轧到0.50mm，200℃至室温经道次轧到0.30mm经道次，其后0.30mm到0.10mm为室温轧制。
比较例5
比较例5轧制参数见表2。
实施例6
成分如表1所示的高硅钢，利用中频感应炉熔炼并浇铸成锭。铸锭经1200℃保温1h均匀化后，锻造成60mm厚的板坯。在1100～650℃范围内连续热轧至0.7mm厚。热轧板经1050℃保温10min常化退火并酸洗后进行冷轧。冷轧全部道次采用1.50速比的异步轧制方式，其中400至200℃之间经道次轧到0.50mm，200℃至室温经道次轧到0.30mm，其后0.30mm到0.02mm为室温轧制。
比较例6
比较例6轧制参数见表2。.
实施例1、2、3、4、5、6和比较例1、2、3、4、5、6采用φ90mm四辊实验轧机轧制高硅钢薄带的工艺与所需道次见表2。
表2.采用φ90mm四辊实验轧机轧制高硅钢薄带的工艺与所需道次
Claims (2)
1.一种冷轧高硅钢薄带的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）铸造：原料熔炼后在1400~1600℃下浇铸成锭或铸坯，在800~200℃范围内以低于100℃/h的速度冷却；
（2）锻造或热粗轧：铸锭或铸坯在1200~950℃进行锻造或热粗轧，总压下率高于40%，制成板坯；
（3）热精轧：在1100~650℃范围内连续热轧至厚度为0.7~4.0mm的热轧板，总压下率高于40%；
（4）冷轧：采用全部道次异步轧制或同步轧制与异步轧制先后实施两种形式，异步轧制工作辊圆周速度比为1.05~1.50，冷轧温度为400℃至室温，总压下率30%以上。
2.如权利要求1所述的冷轧高硅钢薄带的制造方法，其特征在于：高硅钢化学成分为按质量百分比为：Si：4.0~7.1wt%、P：0.005~0.1wt%、Mn：0.05~1.0wt%、C：<0.01wt%、S：<0.01wt%，其余为铁及不可避免的杂质；高硅钢薄带厚度为0.02~0.50mm。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20121205 |