CN102367547A - 一种高硅铝含量无取向硅钢带的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高硅铝含量无取向硅钢板冷轧板的制造方法，属于材料制备领域，质量份数为C：0.003%、Si：3.20%、Mn：0.60%、P：0.008%、S：0.001%、Al：1.10%、Ti：0.002%、Ni≤0.03%、Cr≤0.03%、Cu≤0.03%，余量为Fe或微量元素及不可避免的杂质，其工艺路线是：转炉冶炼→真空炉精炼→连铸→热轧→常化→酸洗切边→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→退火，连铸坯经轧制后成带，热轧钢带进入酸洗线进行酸洗，酸洗完成后在线切边；切边后的钢卷在常化线进行常化退火，最后进行轧制和退火。本发明将热轧板切边造成的应力集中部分，通过常化过程将其释放，使引起冷轧边裂的内在原因得到根除，冷轧边部裂口完全消失。

Description

一种高硅铝含量无取向硅钢带的制造方法

技术领域：

本发明属于材料制备领域，所述的高硅铝含量是指硅和铝含量大于4.0%的无取向硅钢，其牌号是指35TW210和35TW230，具体涉及一种消除硅和铝含量大于4.0%无取向硅钢板冷轧边裂的方法。

背景技术：

冷轧硅钢是一种重要的软磁材料，主要用于制造电机铁芯、E-I片等。其主要技术指标为铁损和磁感，该指标是划分冷轧硅钢中低牌号和高牌号的主要依据。35TW210和35TW230两个牌号是无取向硅钢中的高级产品，其中35TW210是国际电工钢标准中所规定的最高牌号。由于其制造工艺复杂、技术难度大、设备要求高，国外只有少数顶尖企业（NSC和JFE）可以生产。

35TW210牌号的磁性能要求是P15/50≤2.10W/kg、B50≥1.60T，35TW230牌号的性能要求是P15/50≤2.30W/kg、B50≥1.60T，性能要求极其苛刻。开发该牌号的核心或难点在于降低铁损，为进一步降低铁损一般添加4.0%以上的硅和铝。生产该产品的工艺主要有两种：即在冶炼工序生产高纯净钢水的的基础上，采用一次冷轧工艺和两次冷轧工艺。

冶炼高纯净的钢水是生产超低铁损的必要条件，当今先进冶炼设备可以将杂质元素含量之和（S、N、Ti）控制到小于60ppm水平，但进一步提高的空间有限。在此种钢质条件下采用一次冷轧工艺几乎不可能生产出35TW210牌号。采用两次压下率冷轧可以明显降低铁损，性能能够达到35TW210牌号的要求。

两次冷轧的工艺路线是“常化→冷轧→中间退火→二次冷轧→成品退火”，该工艺的特点是两次冷轧两次退火，但由于材料本身含有较高的Si和Al，加工性较差，经常化、退火后晶粒粗大，易在冷轧过程产生边裂进而导致断带。边裂是限制两次冷轧工艺工业化应用的瓶颈环节之一。

检索相关专利和文献，其中涉及解决冷轧边裂问题的方法主要有以下几种：

（1）带钢边部激光加热法

日本某企业通过热轧带剪切法来减少边部缺陷，但这造成边部有加工硬化层，使热轧带表面形状变坏，冷轧过程产生边部裂纹。采用特公诏60-218425号公报的方法可以完全防止冷轧边裂，该方法的主要特点是热轧带剪边后边部经激光加热，释放剪切过程产生的应力，以达到消除冷轧边裂的目的。

    据报道该方法效果明显，但需进行设备改造，投入较大，生产成本明显增加。

（2）研磨掉加工硬化区

为防止冷轧时边裂，冷轧前剪边并用砂轮沿板宽方向研磨掉纵剪引起的硬化区，研磨量为0.5~1mm，详见特公昭5-76903。该方法同样需要对设备进行改造，可行性较差。

（3）轧制油预热法

在轧制温度范围内，随着温度的升高，材料的塑性也会提高。冷轧过程由于变形热的存在钢板温度会快速升高，但工艺润滑的需要，需使用较大量的乳化液或轧制油，导致板温快速下降，材料塑性降低。日本特公昭59-123712报道，将轧制油预热到80℃以上可以防止冷轧边裂和断带现象。但采用该工艺带来的问题是冷轧钢带表面常出现轧制油引起的黑斑，而且现在轧机多采用乳化液，其中的部分成分会由于温度过高而分解、失效。

（4）在线高频加热

轧制过程采用高频感应加热装置（特开平2000-63949），对钢板边轧制边加热，这样对钢带边部起到了保温和加热的作用，促进过程组织的回复，消除剪切和轧制应力，该方法兼顾上述（1）和（3）的优点，效果较好，但是同样需要增加设备投资，制造成本也相应增加。

（5）热轧工艺控制

专利《一种防止低碳冷轧极薄带钢产生边裂的制造方法》，公开号：CN101811134A，其思路是对热轧过程的温度制度及轧制压下分配进行优化以实现消除冷轧边裂的目的；该专利主要是针对具有较高塑性的低碳钢，而由于高牌号无取向硅钢边裂的产生原因并不在热轧，因此该专利并无实际的借鉴意义。

35TW210牌号无取向硅钢，其Si、Al含量之和达到了4.3%，然而随着Si、Al含量的提高钢带本身的强度增加、塑性急剧降低，冷加工困难，极易出现带钢边裂等缺陷。

材料塑性低是冷轧边裂的根本原因，而切边过程造成的应力集中是诱导因素。板坯经热轧后边部不整齐且存在边缘降，因此在生产过程中一般将边部部分切除，以提高成品边部质量。但是，在切除的过程中剪切应力聚集于切口位置，造成边部出现加工硬化层，且冷轧之前不能有效释放，在冷轧过程中硬化层经过轧辊挤压变形，应力进一步集中从而导致出现边裂现象。

在国外消除热轧带钢剪切应力所采取的措施如本文之前所述，一是采取边部加热技术，将边部应力释放，另一种是用研磨掉边部加工硬化区。以上两种方法均可以有效的消除剪切应力，但是采用此方法需要进行设备改造，工期长、投资大，现阶段并不可行。

为了提高磁性能，高牌号硅钢在冷轧前通常要进行常化退火，而退火可以促使材料内部组织进行恢复和再结晶，进而将剪切应力释放，但问题在于切边工序位于退火之后，起不到消除应力的目的。

发明内容

为了消除高硅铝含量无取向硅钢板冷轧边裂现象，生产出表面无裂纹的无取向硅钢产品，本发明提供一种高硅铝含量无取向硅钢板冷轧板的制造方法。

本发明的工艺路线是：包括热轧板 → 酸洗切边 → 常化 → 冷轧工艺环节，其中，冶炼：产品成分（质量份数）为C：0.003%、Si：3.20%、Mn：0.60%、P：0.008%、S：0.001%、Al：1.10%、Ti：0.002%、Ni≤0.03%、Cr≤0.03%、Cu≤0.03%，余量为Fe或微量元素及不可避免的杂质，浇铸成一定规格尺寸的连铸坯。

热轧：连铸坯经加热、粗轧、精轧后卷曲成卷。粗轧采用5道次轧制，各道次压下率按设定要求设置，粗轧终轧温度为930℃，精轧终轧温度为820℃，卷取温度630℃，热轧板成品厚度为2.3mm。

酸洗切边：热轧钢卷首先在酸洗线进行酸洗，酸洗完成后在线切边，剪切宽度1020mm。

常化：切边后的钢卷在常化线进行常化退火，退火温度为950℃。

冷轧退火：采用二次冷轧法，第一轧程厚度0.75mm，第二轧程轧至成品厚度0.35mm，中间退火温度900℃，成品退火温度960℃。

为了达到消除剪切应力的效果，通过工序间的重新布局，将位于常化之后的切边工序提前至常化之前，将切边产生的剪切应力经常化后释放，使引起冷轧边裂的内在原因得到根除，冷轧边部裂口完全消除。

本发明，利用生产厂现有的装备，通过改变工序顺序，将冷轧边裂问题得到解决。该发明不需对钢带进行边部加热和研磨，工艺路线简单，生产效率高，制造成本低。

具体实施方式

    下面结合实施例与对本发明作进一步详细说明。

实施例：本实施例的工艺路线是转炉冶炼→真空炉精炼→连铸→热轧→酸洗切边→常化→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→退火。

其中，冶炼：产品的成分（质量份数）为C：0.003%、Si：3.20%、Mn：0.60%、P：0.008%、S：0.001%、Al：1.10%、Ti：0.002%、Ni≤0.03%、Cr≤0.03%、Cu≤0.03%，余量为Fe或微量元素及不可避免的杂质。浇铸成一定规格尺寸的连铸坯。

热轧：连铸坯经加热、粗轧、精轧后卷曲成卷。粗轧采用5道次轧制，各道次压下率按设定要求设置，粗轧终轧温度为930℃，精轧终轧温度为820℃，卷取温度630℃，热轧板成品厚度为2.3mm。

酸洗切边：热轧钢卷首先在酸洗线进行酸洗，酸洗完成后在线切边，剪切宽度1020mm。

常化：切边后的钢卷在常化线进行常化退火，退火温度为950℃。

冷轧、退火：采用二次冷轧法，第一轧程厚度0.75mm，第二轧程轧至成品厚度0.35mm，中间退火温度900℃，成品退火温度960℃。

采用以上工艺和路线，生产的高硅铝含量无取向硅钢板表面无裂纹，磁性能良好，电磁性能是指标P15/50是2.03W/kg；B50是1.670T。

为了进一步体现本发明的效果，下面给出对比实施例，下述对比实施例应该归属背景技术的范围：

对比实施例的工艺路线是转炉→真空精炼→连铸→热轧→常化→酸洗切边→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→退火。

冶炼：产品的成分（质量份数）为C：0.003%、Si：3.20%、Mn：0.60%、P：0.008%、S：0.001%、Al：1.10%、Ti：0.002%、Ni≤0.03%、Cr≤0.03%、Cu≤0.03%，余量为Fe或微量元素及不可避免的杂质。浇铸成一定规格尺寸的连铸坯；

热轧：连铸坯经加热、粗轧、精轧后卷曲成卷。粗轧采用5道次轧制，各道次压下率按设定要求设置，粗轧终轧温度为930℃，精轧终轧温度为820℃，卷取温度630℃，热轧板成品厚度为2.3mm；

常化：热轧板在常化线进行常化退火，退火温度为950℃；

酸洗切边：常化退火结束后进行酸洗，酸洗完成后在线切边，剪切宽度1020mm；

冷轧退火：采用二次冷轧。第一轧程厚度0.75mm，第二轧程轧至成品厚度0.35mm，中间退火温度900℃，成品退火温度960℃。

上述对比例生产出的高硅铝含量无取向硅钢板边部有大量明显的裂纹，成品必须经二次切边后才能使用，电磁性能是指标P15/50是2.05W/kg；B50是1.673T。

   通过对比可以看出，实施例采用该发明的工艺路线后边部质量明显提升，彻底消除了边部裂纹。而实施例与对比例的产品电磁性能无明显差异，处于同一水平。

Claims (1)

1. 一种高硅铝含量无取向硅钢带的制造方法，按质量份数为C：0.003%、Si：3.20%、Mn：0.60%、P：0.008%、S：0.001%、Al：1.10%、Ti：0.002%、Ni≤0.03%、Cr≤0.03%、Cu≤0.03%，余量为Fe或微量元素及不可避免的杂质，其特征是它的工艺路线是转炉冶炼→真空炉精炼→连铸→热轧→常化→酸洗切边→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→退火，其中连铸坯经加热、粗轧、精轧后成品厚度为2.3mm的热轧钢卷；热轧钢卷进入酸洗线进行酸洗，酸洗完成后在线切边，剪切宽度是1020mm；切边后的钢卷在常化线进行常化退火，退火温度为950℃；第一次冷轧轧程厚度是0.75mm，中间退火温度900℃，第二次冷轧轧程轧至成品厚度是0.35mm，成品退火温度960℃。