CN102534158A - 一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺：(1)热轧硅钢卷验收：对热轧卷原料的规格、卷重、含碳量、含硅量、含锰量和含硫量进行检验，并将合格原料进行酸洗；(2)一次冷轧：3～4道次冷轧，保证一定范围内的压下率；(3)中间退火一次脱碳：把钢带中的碳一次性脱到所需要求，表面生成二氧化硅，进行再结晶，形成(110)[001]初次再结晶晶粒；(4)二次冷轧：提高初次再结晶织构中的(110)[001]晶粒组分；(5)涂氧化镁：在硅钢带表面涂上氧化镁涂层；(6)高温退火：在高温和纯氢条件下进行再结晶、晶粒长大及钢材净化，得到具有单一位向的二次再结晶产品。产品的磁性高、铁损低、生产效率高、能耗低。

Description

一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺。具体地说是广泛用于定向磁场变化的电力电器产的关键材料——铁芯，属于功能性磁性材料技术领域。
背景技术
取向硅钢带是一种新型的功能性磁性材料，由于它电阻大，所以，运行过程中，铁芯上消耗的电能小；由于它的磁化具有强烈的方向性，所以，所需方向上的磁感高，铁芯的利用率高，运行效率高，冷轧取向硅钢带是变压器、互感器等电磁定向转换产品中最关键最主要的铁芯材料，冷轧取向硅钢带的生产技术水平，直接关系到国家大量变压器的升级换代，直接关系到国家能源的利用效率，它与国民经济的持续发展和人民生活息息相关。根据中国金属学会电工钢分会《2010中国电工钢产业发展年度报告》披露，2010年国内共消耗取向硅钢带78.6万吨，其中进口23.6万吨，进口占国内总消耗量的30％，冷轧取向硅钢带是国家长期政策扶持的产品。冷轧取向硅钢带生产工艺复杂、参数窗口窄、工序过程长、技术含量高而被誉为钢铁产品中的工艺品。
取向硅钢带的生产工艺是：
1.筛选热轧卷(原料)：筛选一定范围内尺寸、卷重、含碳量、含硅量的取向硅钢带原料。
2.酸洗：去掉钢带表面的氧化铁。
3.一次冷轧：通过3～4道次冷轧，得到一定范围内厚度的一次冷轧产品。
4.中间退火：去除一次冷轧的内应力、部分脱碳及表面生成二氧化硅(SiO2)。
5.二次冷轧：通过2～3道次冷轧，得到一定范围内厚度的二次冷轧产品。
6.脱碳退火涂氧化镁：在钢带表面涂一层氧化镁隔离层。
7.高温退火：钢带的最高工艺温度为1180℃，在这个温度范围附近前面工艺中在钢带表面生成的二氧化硅(SiO2)与钢带表面涂的氧化镁进行反应，在钢带表面生成了一层绝缘的硅酸镁(Mg2SiO4)底层。
8.热拉伸退火涂漆：钢带表面涂绝缘漆及钢带拉伸平整。
9.包装：按要求包装。
上述工艺的缺点，主要是通过“中间退火”和“脱碳退火涂氧化镁”两个步骤来脱除碳，工艺冗长，对条件要求苛刻，虽能做出合格产品，但缺点是产品磁性差，铁损高，生产效率低，能源消耗大。
发明内容
本发明提供一种以硫化锰为抑制剂的高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，目的在于克服上述工艺中存在的不足，寻求一种进一步提高产品磁性，降低铁损，高效低耗的最佳工艺。
一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，是通过以下的步骤实现的：
(1)热轧硅钢卷原料验收：对热轧卷原料的规格、卷重、含碳量、含硅量、含锰量和含硫量进行检验，并将合格原料进行酸洗；
(2)一次冷轧：将验收合格后的热轧硅钢卷原料进行3～4道次冷轧，保证板型不变，终轧厚度为0.63mm，保证一个恒定的下压率不变；
(3)中间退火一次脱碳：把一次冷轧后钢带中的碳一次性脱到所需要求，使表面生成二氧化硅，进行再结晶，形成一定数量具有单一位向的细小均匀的(110)[001]初次再结晶晶粒。
(4)二次冷轧：保证一定范围内的下压率进行二次冷轧，终轧厚度为0.28～0.30mm，提高初次再结晶织构中的(110)[001]晶粒组分；
(5)涂氧化镁：在硅钢带表面涂上氧化镁涂层，钢带温度80℃；
(6)高温退火：在高温和纯氢条件下进行再结晶、晶粒长大及钢材净化、得到具有单一位向的二次再结晶产品。
所述原料规格为厚×宽＝(2.0mm～2.5mm)×(1300mm～1350mm)，卷重20～25吨，含碳量为0.03～0.05％，含硅量为2.8～3.4％，含锰量为0.05～0.1％，含硫量为0.02～0.03％。
所述步骤(2)和步骤(4)中的下压率是板压薄量与板压前厚之百分比，保证下压率为60～65％。这种下压率保证了钢带在后续的中间退火一次脱碳的过程中产生的(110)[001]晶粒位向较准确。
所述一次冷轧是本领域技术人员常用的冷轧方法，但是本技术对终轧厚度要求精确，为0.63mm；一次冷轧需要添加抑制剂，主要作用是使取向硅钢带产品晶体形状保持稳定和统一，防止产品磁化的降低，添加的硫化锰中含锰0.1～0.5wt％，含硫0.015～0.03wt％。
所述中间退火一次脱碳是在后续的生产工艺中不再进行脱碳，这样可以完全消除冷轧加工硬化，这种一次脱碳要求钢带温度控制在830～850℃，在炉内时间控制在6～8min，炉内气氛露点温度控制在40～45℃。在后续的初次再结晶过程中，亦可以保证形成的初次再结晶晶粒完善、细小、均匀，至碳含量小于50PPm时停止。所述初次再结晶晶粒占总晶粒的60％以上。
所述二次冷轧是本领域技术人员常用的冷轧方法，但是本技术对终轧厚度要求精确，为0.28～0.30mm之间，(110)[001]晶粒含量提高，(110)[001]晶粒含量达到95％以上，此时抑制剂硫化锰仍然具有抑制作用，保证二次再结晶的产品是厚度和板型良好的钢带。
由于不进行二次脱碳，所以本发明直接进行退火涂氧化镁，即在取向硅钢带表面涂上氧化镁涂层，由于无需再承担脱碳任务，本步骤钢带温度可以降低控制在80℃，在炉时间控制在3～4min，炉内气氛为干燥气氛。
所述涂氧化镁在炉时间3～4min，炉内不加任何气氛。
在进行高温退火后，还需要进行一步热拉伸退火涂漆，主要作用是：通过拉伸退火消除高温退火时由于受热应力的作用引起的钢带不平整，获得良好的板形；清除钢带表面残留的MgO涂层及其他污物、清洁表面；均匀涂上绝缘涂层并烘干，形成应力涂层。降低铁损。
本发明的有益效果为：
1.本发明将现有工艺中“中间退火”工艺的炉内气氛露点温度(约26～29℃)调高至本发明的“中间退火脱碳”工艺的炉内气氛露点温度40℃～45℃，并根据本温度调整具体退火温度和时间，就可以达到一次脱碳要求，不需增加任何装备和运行成本，工艺效率大大提高。
2.本发明的“退火涂氧化镁”工艺，不需再担负原有工艺的钢带进行二次脱碳的职能，所以，本发明的“退火涂氧化镁”工艺中的钢带温度只需80℃，远远低于现有技术平均850℃的温度，能源消耗大大降低。
3.本发明的“退火涂氧化镁”工艺的硅钢带中的初次再结晶织构中的(110)[001]组分不会长大，这有利于硅钢带在以后的“高温退火”初次再结晶织构中的(110)[001]组分的一次性长大，从而有利于提高最终成品的磁性和降低最终成品的铁损。
4.本发明的“退火涂氧化镁”工艺中炉内不加任何气氛，所以，本发明的“退火涂氧化镁”工艺的硅钢带的内氧化要比原有工艺的硅钢带的内氧化轻得多，从而本发明的“退火涂氧化镁”工艺有利于提高最终成品的磁性和降低最终成品的铁损。
因此，本发明与原有工艺相比，产品的磁性高、铁损低、生产效率高、能耗低。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)热轧卷(原料)：规格为厚×宽＝2.0mm×1300mm，卷重20吨，含碳量为0.0325％，含硅量为2.864％，含锰量为0.05％，含硫量为0.03％。
(2)热轧：用稀盐酸除净热轧钢带表面的氧化皮。
(3)一次冷轧：获得需要厚度，保证板形，控制适当及恒定的压下率，要求其保证在60％，为后续工艺保证脱碳退火后在初次再结晶体基中产生一定数量的位向较准确的(110)[001]晶粒，终轧厚度为0.63mm。
(4)中间退火一次脱碳：把钢带中的碳一次性脱到含量小于50PPm，消除冷轧加工硬化，并进行再结晶，形成完善的细小均匀的(110)[001]初次再结晶晶粒，测得这种晶粒含量为62.5％。钢带温度控制在830℃，在炉时间控制在6分钟。炉内气氛露点温度控制在42℃。
(5)二次冷轧：得到成品厚度和板型良好的钢带，控制压下率60％，提高初次再结晶织构中的(110)[001]组分，使其达到97.25％，终轧厚度一般为0.28mm。
(6)退火涂氧化镁：钢带不再需进行二次脱碳，主要是消除冷轧加工硬化，在硅钢带表面涂上氧化镁(MgO)涂层。钢带温度控制在80℃，钢带在炉时间控制在3.5分钟。炉内不加任何气氛。
(7)高温退火：完成二次再结晶，高温退火时，钢中的(110)[001]晶粒发生异常长大吞食其他位向晶粒，由于抑制剂作用是一次性长大，使钢带具有单一(110)[001]位向的二次再结晶组织。形成了良好的玻璃质的硅胶膜(Mg2SiO4)底层，防止粘结。
(8)热拉伸退火涂漆：通过拉伸退火消除高温退火时由于受热应力的作用引起的钢带不平整，获得良好的板形。清除钢带表面残留的MgO涂层及其他污物、清洁表面。均匀涂上绝缘涂层并烘干，形成应力涂层。降低铁损。
实施例2
(1)热轧卷(原料)：规格为厚×宽＝2.5mm×1350mm，卷重25吨，含碳量为0.045％，含硅量为3.385％，含锰量为0.01％，含硫量为0.02％。
(2)热轧：用稀盐酸除净热轧钢带表面的氧化皮。
(3)一次冷轧：获得需要厚度，保证板形，控制适当及恒定的压下率，要求其保证在65％，为后续工艺保证脱碳退火后在初次再结晶体基中产生一定数量的位向较准确的(110)[001]晶粒，终轧厚度为0.63mm。
(4)中间退火一次脱碳：把钢带中的碳一次性脱到含量小于50PPm，消除冷轧加工硬化，并进行再结晶，形成完善的细小均匀的(110)[001]初次再结晶晶粒，测得这种晶粒含量为65％。钢带温度控制在850℃，在炉时间为8分钟。炉内气氛露点温度控制在45℃。
(5)二次冷轧：得到成品厚度和板型良好的钢带，控制压下率60％，提高初次再结晶织构中的(110)[001]组分，使其达到95.5％，终轧厚度一般为0.30mm。
(6)退火涂氧化镁：钢带不再需进行二次脱碳，主要是消除冷轧加工硬化，在硅钢带表面涂上氧化镁(MgO)涂层。钢带温度控制在80℃，钢带在炉时间控制在4分钟。炉内不加任何气氛。
(7)高温退火：完成二次再结晶，高温退火时，钢中的(110)[001]晶粒发生异常长大吞食其他位向晶粒，由于抑制剂作用是一次性长大，使钢带具有单一(110)[001]位向的二次再结晶组织。形成了良好的玻璃质的硅胶膜(Mg2SiO4)底层，防止粘结。
(8)热拉伸退火涂漆：通过拉伸退火消除高温退火时由于受热应力的作用引起的钢带不平整，获得良好的板形。清除钢带表面残留的MgO涂层及其他污物、清洁表面。均匀涂上绝缘涂层并烘干，形成应力涂层。降低铁损。
实施例3
(1)热轧卷(原料)：规格为厚×宽＝2.2mm×1320mm，卷重22.5吨，含碳量为0.035％，含硅量为3.025％，含锰量为0.075％，含硫量为0.025％。
(2)热轧：用稀盐酸除净热轧钢带表面的氧化皮。
(3)一次冷轧：获得需要厚度，保证板形，控制适当及恒定的压下率，要求其保证在62％，为后续工艺保证脱碳退火后在初次再结晶体基中产生一定数量的位向较准确的(110)[001]晶粒，终轧厚度为0.63mm。
(4)中间退火一次脱碳：把钢带中的碳一次性脱到含量小于50PPm，消除冷轧加工硬化，并进行再结晶，形成完善的细小均匀的(110)[001]初次再结晶晶粒，测得这种晶粒含量为67.5％。钢带温度控制在840℃，在炉时间为7分钟。炉内气氛露点温度为43℃。
(5)二次冷轧：得到成品厚度和板型良好的钢带，控制压下率62％，提高初次再结晶织构中的(110)[001]组分，使其达到98％，终轧厚度一般为0.30mm。
(6)退火涂氧化镁：钢带不再需进行二次脱碳，主要是消除冷轧加工硬化，在硅钢带表面涂上氧化镁(MgO)涂层。钢带温度控制在80℃，钢带在炉时间控制在3分钟。炉内不加任何气氛。
(7)高温退火：完成二次再结晶，高温退火时，钢中的(110)[001]晶粒发生异常长大吞食其他位向晶粒，由于抑制剂作用是一次性长大，使钢带具有单一(110)[001]位向的二次再结晶组织。形成了良好的玻璃质的硅胶膜(Mg2SiO4)底层，防止粘结。
(8)热拉伸退火涂漆：通过拉伸退火消除高温退火时由于受热应力的作用引起的钢带不平整，获得良好的板形。清除钢带表面残留的MgO涂层及其他污物、清洁表面。均匀涂上绝缘涂层并烘干，形成应力涂层。降低铁损。

Claims (6)

1.一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于是通过以下的步骤实现的：
(1)热轧硅钢卷原料验收：对热轧卷原料的规格、卷重、含碳量、含硅量、含锰量和含硫量进行检验，并将合格原料进行酸洗；
(2)一次冷轧：将验收合格后的热轧硅钢卷原料进行3～4道次冷轧，保证板型不变，终轧厚度为0.63mm，保证一个恒定的下压率不变；
(3)中间退火一次脱碳：把一次冷轧后钢带中的碳一次性脱到所需要求，使表面生成二氧化硅，进行再结晶，形成一定数量具有单一向位的细小均匀的(110)[001]初次再结晶晶粒。
(4)二次冷轧：保证一定范围内的下压率进行二次冷轧，终轧厚度为0.28～0.30mm，提高初次再结晶织构中的(110)[001]晶粒组分；
(5)涂氧化镁：在硅钢带表面涂上氧化镁涂层，钢带温度80℃；
(6)高温退火：在高温和纯氢条件下进行再结晶、晶粒长大及钢材净化、得到具有单一位向的二次再结晶产品。
2.如权利要求1所述的一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于所述原料规格为厚×宽＝(2.0mm～2.5mm)×(1300mm～1350mm)，卷重20～25吨，含碳量为0.03～0.05％，含硅量为2.8～3.4％，含锰量为0.05～0.1％，含硫量为0.02～0.03％。
3.如权利要求1所述的一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于所述步骤(2)和步骤(4)中的下压率是板压薄量与板压前厚之百分比，保证下压率为60～65％。
4.如权利要求1所述的一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于所述中间退火一次脱碳要求钢带温度830～850℃，在炉内时间6～8min，炉内气氛露点温度40～45℃，至碳含量小于50PPm时停止。
5.如权利要求1所述的一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于所述初次再结晶晶粒占总晶粒的60％以上。
6.如权利要求1所述的一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺，其特征在于所述涂氧化镁在炉时间3～4min，炉内不加任何气氛。
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Denomination of invention: Production process of a high-precision cold rolled oriented silicon steel strip

Effective date of registration: 20230315

Granted publication date: 20140430

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi Huishan branch

Pledgor: WUXI HUAJING NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980034890

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