CN102851577A - 薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢及制造方法 - Google Patents

Abstract

薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C:≤0.003，Si：2.20～3.20%，Al：0.25～1.0%，S≤0.002%，N≤0.002%，Cu≤0.02%，Mn：0.20～0.50%，余量为铁及不可避免的杂质；并满足：Si+Al≤4.2%，[Al]×[N]：5×10^-8～1.5×10^-7，[Mn]×[S]：2×10^-8～1.0×10^-7；制造步骤：冶炼并真空处理；连铸并采用液芯压下；对铸坯加热；进行热连轧；平整；常化处理；常规酸洗；冷轧；成品退火。本发明钢板表面质量好，铁损低、磁性优良、无瓦楞状缺陷。

Description

薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢及制造方法

技术领域

本发明涉及无取向硅钢及其制造方法，尤其涉及采用薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢及其制造方法。

背景技术

高牌号无取向硅钢用作大电机或高效电机的铁芯材料，其铁损和板面质量影响了电机的损耗和效率。传统长流程工艺生产高牌号无取向硅钢在热轧过程温降大，轧制困难，热轧板板型控制难度大，成材率低。薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢过程温降小，可实现高温轧制，获得良好板型的热轧钢带。然而，薄板坯连铸连轧生产高牌号硅钢易出现瓦楞状缺陷，且铁损较高。

薄板坯连铸连轧生产的无取向电工钢板坯薄，拉速快，铸坯除了很薄的急冷层外，其余全为柱状晶组织。薄板坯连铸连轧工艺无电磁搅拌设备，不经粗轧工序，柱状晶难以破碎。传统工艺生产高牌号硅钢常采用增碳、电磁搅拌和二次冷轧及二次退火来改善瓦楞状缺陷，但都不适合薄板坯连铸连轧工艺。其存在如下不足：

1、当通过增加钢液中的碳含量，扩大γ相区和α＋γ两相区可解决钢板瓦楞状问题，若按C≥[(Si+Al)-0.75]%/100，对于Si+Al≥2.4%的高牌号无取向硅钢，C≥0.0165%才可能发生相变，随着Si、Al含量的增加，发生相变需要的碳含量也相应提高。C含量较高，成品再结晶过程中必须长时间脱碳，影响钢带运行速度，降低了生产效率，提高了生产成本。另外，脱碳过程中的氧化性气氛导致钢带内氧化层增厚，铁损增高。

2、通过增设电磁搅拌设备，提高铸坯等轴晶比率，以解决成品钢带的瓦楞状缺陷问题，由于在薄板坯连铸连轧生产的铸坯断面窄，冷却速度快，电磁搅拌对等轴晶比率的提高效果不佳。

3、通过采用二次冷轧和二次退火可以减轻和消除瓦楞状缺陷，导致成本大大提高，不能体现薄板坯连铸连轧成本优势。

另外，薄板坯连铸连轧生产的铸坯断面窄，钢液中细小夹杂物在结晶器中难以上浮，细小夹杂物较多。MnS、AlN和CuS析出相在隧道炉中也不易长大，导致成品晶粒长大受到限制，铁损偏高。

经初步检索，中国专利号为CN1796015的专利文献，其公开了一种薄板坯连铸连轧生产冷轧电工钢的生产方法，部分涉及到高牌号无取向硅钢的生产方法。但未提出薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢瓦楞状缺陷的解决措施。

发明内容

本发明的目的在于解决目前在生产高牌号无取向硅钢存在的有瓦楞状缺陷，铁损高的不足，提供一种表面质量好，铁损低、磁性优良、无瓦楞状缺陷的薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢及其制造方法。

实现上述目的的措施：

薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C:≤0.003，Si：2.20～3.20%，Al：0.25～1.0%，S≤0.002%，N≤0.002%，Cu≤0.02%，Mn：0.20～0.50%，余量为铁及不可避免的杂质；并满足：Si+Al≤4.2%，[Al]×[N]：5×10^-8～1.5×10^-7，[Mn]×[S]：2×10^-8～1.0×10^-7。

制造薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢的方法，其步骤：

1）进行冶炼并真空处理；

2）连铸，采用液芯压下，控制压下率在5～25%；

3）对铸坯加热，控制其入隧道炉温度在950～1050℃，加热段升温速度不低于25℃/秒； 

4）进行热连轧，控制精轧前两道次的总压下率在65～75%；

5）进行平整，控制平整压下率在3～15%；

6）进行常化处理，控制常化温度在900～1000℃，常化时间为1～5分钟，加热升温速度不低于15℃/秒；

7）进行常规酸洗；

8）进行冷轧，冷轧为3～5道次，控制最后一道次的压下率不超过15%；

9）进行成品退火，控制连续炉炉内张力≤2MPa，露点d.p≤-25℃。

本发明中各元素及主要工艺的控制原理：

C：C≤0.003%，高于0.003%，成品钢带产生磁时效，为避免成品退火中的磁时效，在成品退火中在氧化性气氛中脱碳，从而导致钢带内氧化层增厚，铁损增加，因此，必须严格控制。

Si：2.2%≤Si≤3.2%，Si是提高电阻率的主要元素，是降低铁损的最重要的合金元素， 

Al: 0.25%≤Al≤1.0%，Al也是提高电阻率降低铁损的主要合金元素。另外，添加Al可起固N作用，避免细小AlN第二相析出，降低铁损。Al＜0.25%，固N作用较低，铁损偏高。Al＞1.0％,造成冶炼和轧制困难。

Mn: 0.20%≤Mn≤0.5%，Mn主要起固硫粗大MnS析出相的作用，小于0.20％固硫作用弱，对高牌号硅钢，超过0.5%增大了轧制负荷，增加冷轧的难度。

Cu≤0.02%，控制Cu元素含量，抑制Cu₂S夹杂物的大量析出。

S≤0.002%, N≤0.0030%,S、N杂质元素的含量越低越好。

2.0×10^-8≤[Mn]×[S]≤1×10^-7，5×10^-8≤[Al]×[N]≤1.5×10^-7。控制[Mn]×[S]和[Al]×[N]的范围，有利于析出相长大。过高，影响了冶炼和轧制。过低，第二相析出温度低，不利于第二相析出长大。

本发明采用薄板坯连铸连轧生产无取向电工钢的工艺特点：

1) 采用铸坯液芯压下，液芯压下可以提高等轴晶比例，细化柱状晶。将控制液芯压下率5%~25%，是因为压下率小于5%，细化柱状晶的作用不明显；超过25%，铸坯表面易产生裂纹。

2) 控制入炉温度为950℃～1050℃，以保证AlN和MnS第二相夹杂的粗大析出和长大。温度过低第二相细小析出，在隧道炉中长大不充分；温度过高，第二相难以析出，在轧制和冷却过程中大量析出，影响成品磁性；快速升温，升温速度不低于25℃/秒，以减少升温时间，增加保温时间，利于析出相析出和长大。 

3) 精轧前两道次(F1、F2)的总压下率65％～75％，采用高温大压下，有利于动态再结晶和柱状晶的破碎。 

4) 热轧板平整，平整压下率3～15%,平整可以在钢带表面储存应变能，在常化过程中晶粒易长大，可以减少或消除形变柱状晶。另外，可以使晶粒更均匀，成品磁性更好。

5）常化，常化温度范围900～1000℃，时间1～5min，升温速率≥15℃/S。快速升温高温常化可促进变形柱状晶等轴化，获得均匀的热轧组织，并可促使夹杂物粗化，达到消除瓦楞状缺陷和获得磁性能优良的成品。

6）冷轧，采用3～5道次轧制，控制最后一道次压下率≤15％，以防止瓦楞状缺陷产生。

7）成品退火，控制炉内张力≤2MPa，露点d.p.≤－25℃，因钢带在小张力和低露点条件下退火，有利于获得磁性优良的成品。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；

实施例和对比例都为薄板坯连铸连轧生产。实施例对Al、N和Mn、S含量及其浓度乘积做了限定。

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

实施例与对比例主要区别在于，实施例采用了连铸液芯压下、铸坯高温入炉、快速加热、高温大压下、平整、高温常化、冷轧最后道次轻压下以及低露点小张力成品退火。

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明的实施效果理想，采用实施例生产的成品表面平滑、粗糙度低，无瓦楞装缺陷，而对比例表面粗糙度高，有明显瓦楞状缺陷。硅含量相同情况下，采用实施例生产的成品P_1.5/50要低0.27W/kg～0.4W/kg，磁感B₅₀₀₀高0.01T～0.02T(100~200Gs)。实施例3与对比例1相比，铁损降低了0.35W/kg，磁感提高了100Gs。实施例4与对比例2相比，铁损降低了0.27W/kg，磁感提高了200Gs。实施例6与对比例3相比，铁损降低了0.32W/kg，磁感提高了100Gs。实施例7与对比例4相比，铁损降低了0.40W/kg，磁感提高了100Gs。实施例8与对比例5相比，铁损降低了0.40W/kg，磁感提高了100Gs。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）进行冶炼并真空处理；

2）连铸，采用液芯压下，控制压下率在5～25%；

3）对铸坯加热，控制其入隧道炉温度在950～1050℃，加热段升温速度不低于25℃/秒； 

4）进行热连轧，控制精轧前两道次的总压下率在65～75%；

5）进行平整，控制平整压下率在3～15%；

6）进行常化处理，控制常化温度在900～1000℃，常化时间为1～5分钟，加热升温速度不低于15℃/秒；

7）进行常规酸洗；

8）进行冷轧，冷轧为3～5道次，控制最后一道次的压下率不超过15%；

9）进行成品退火，控制连续炉炉内张力≤2MPa，露点d.p≤-25℃。

表1    本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表3  本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

 上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (2)

1.薄板坯连铸连轧生产的高牌号无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C:≤0.003，Si：2.20～3.20%，Al：0.25～1.0%，S≤0.002%，N≤0.002%，Cu≤0.02%，Mn：0.20～0.50%，余量为铁及不可避免的杂质；并满足：Si+Al≤4.2%，[Al]×[N]：5×10^-8～1.5×10^-7，[Mn]×[S]：2×10^-8～1.0×10^-7。

2.制造如权利要求所述的薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢的方法，其步骤：

1）进行冶炼并真空处理；

2）连铸，采用液芯压下，控制压下率在5～25%；

3）对铸坯加热，控制其入隧道炉温度在950～1050℃，加热段升温速度不低于25℃/秒； 

4）进行热连轧，控制精轧前两道次的总压下率在65～75%；

5）进行平整，控制平整压下率在3～15%；

6）进行常化处理，控制常化温度在900～1000℃，常化时间为1～5分钟，加热升温速度不低于15℃/秒；

7）进行常规酸洗；

8）进行冷轧，冷轧为3～5道次，控制最后一道次的压下率不超过15%；

9）进行成品退火，控制连续炉炉内张力≤2MPa，露点d.p≤-25℃。