CN103774042B

CN103774042B - 一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢及其制备方法

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Publication number: CN103774042B
Application number: CN201310718145.0A
Authority: CN
Inventors: 仇圣桃; 周明伟; 贾友生; 樊立峰; 凌晨; 付兵; 项利; 张晨; 李军; 干勇
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute; Lysteel Co Ltd
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute; Lysteel Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103774042A

Abstract

本发明提出了一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢及其制备方法，该取向硅钢化学成分按质量百分比为：C：0.035%～0.055%，Si：2.9%～3.3%，Mn：0.09%～0.15%，Cu：0.1%～0.2%，S≤0.005%，Al_S：0.02%～0.04%，N：0.009%～0.013%，Sn：0.1%～0.2%；该取向硅钢通过如下步骤制备：薄板坯连铸→均热炉加热→热连轧→常化→一次冷轧→脱碳退火→高温退火，均热炉加热温度为1150～1180℃，保温时间为30～60分钟。本发明以AlN为主抑制剂，Cu₂S为辅助抑制剂，同时为避免低温加热造成的抑制剂抑制能力不足的问题，在化学成分中添加微量元素Sn，利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂，因此可采用薄板坯低温短时均热工艺生产出高磁感取向硅钢，有效降低了铸坯加热温度，缩短了均热时间，具有流程短、成本低、能耗低、生产效率高等优点。

Description

一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁技术领域，尤其涉及一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢及其制备方法。

背景技术

传统取向硅钢生产工艺中要发展完善的二次再结晶，需要把铸坯中粗大的MnS等颗粒重新固溶到基体中，因此传统取向硅钢铸坯的加热温度为1350℃～1400℃，如此高的加热温度带来能源消耗大、加热炉寿命短、磁性能不稳定等一系列问题（仇圣桃，付兵，项利，成国光，高磁感取向硅钢生产技术与工艺的研发进展及趋势，钢铁，2013，48（3）：1-8），而且这种高能耗、高污染的生产方式与钢铁行业节能、环保的发展趋势格格不入。采用薄板坯连铸连轧生产取向硅钢，加热温度低、铸坯在炉时间短、磁性能稳定，而且该技术对生产装备具有较强的适应性，具有广阔的应用前景。目前对于采用薄板坯连铸连轧流程生产高磁感取向硅钢的研究开发较少。中国专利申请200510047294.4名称为“薄板坯连铸连轧生产取向硅钢带的方法”，介绍了生产工艺，但未给出最终的性能指标。中国专利申请200710159088.1名称为“一种低温板坯加热工艺生产取向硅钢的方法”和中国专利申请200810246707.5名称为“薄板坯连铸连轧工艺生产低成本取向硅钢的方法”，磁性能均仅达到30Q150～30Q140，远未达到高磁感取向硅钢的性能要求。中国专利申请200810229771.2名称为“一种低温加热生产高磁感取向硅钢的方法”将加热温度控制在1280℃以下，属于中温加热，并且该方法对脱碳板进行了渗氮处理。因此完全采用薄板坯连铸连轧工艺生产高磁感取向硅钢的现有技术，至今还未见报道。

本发明弥补了这一缺陷，在固有抑制剂的条件下，通过成分的调整，采用薄板坯连铸连轧工艺生产出高磁感取向硅钢。

发明内容

本发明的目的在于得到一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢及其制备方法，所得取向硅钢磁性能达到高磁感取向硅30Q120，部分性能达到30Q110，其制备方法具有流程短、成本低、能耗低、生产效率高等优点，可克服现有技术中传统流程生产取向硅钢高温加热带来的能源消耗大、加热炉寿命短、磁性能不稳定等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢，该取向硅钢化学成分按质量百分比为：C：0.035%～0.055%，Si：2.9%～3.3%，Mn：0.09%～0.15%，Cu：0.1%～0.2%，S≤0.005%，Al_S：0.02%～0.04%，N：0.009%～0.013%，Sn：0.1%～0.2%；

该取向硅钢通过如下步骤制备：薄板坯连铸→均热炉加热→热连轧→常化→一次冷轧→脱碳退火→高温退火，均热炉加热温度为1150～1180℃，保温时间为30～60分钟。

该取向硅钢具有如下磁性能：在Sn的添加量为0.1～0.2%时，磁感B₈≥1.89T，铁损P_1.7/50≤1.20W/Kg。

该取向硅钢以AlN为主抑制剂，Cu₂S、Sn为辅助抑制剂，所述Sn是利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂。

所述的薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：

a.将薄板坯板坯直接热装热送进均热炉均热，均热时均热温度为1150～1180℃，保温时间为30～60分钟；

b.均热后，进行热连轧；

c.热轧板进行二段式常化处理，然后淬入沸水；

d.对常化板进行一次冷轧至目标厚度0.3mm；

e.对冷轧板进行脱碳退火处理；

f.脱碳退火板进行高温退火，高温退火前带钢表面进行MgO涂层处理。

步骤a中薄板坯厚度为50～70mm，在进入均热炉前铸坯表面温度不低于900℃，均热时均热温度为1150～1180℃。

步骤b中热轧终轧温度不低于850℃，热轧板厚度为2.3～2.5mm。

步骤c中热轧板进行二段式常化处理，高温段温度为1050～1150℃，保温时间2～5分钟；低温段900～950℃，保温时间2～4分钟。

步骤e中脱碳退火温度为800～880℃，时间为3～8分钟。

高温退火升温段采用的气氛为60～75%H₂+25～40%N₂，升温至1200℃，升温速率为15～25℃/小时；然后在1200℃保温8～10小时，保温气氛为100%H₂，所有气体比例为体积比。

所述的制备方法，该取向硅钢以AlN为主抑制剂，Cu₂S、Sn为辅助抑制剂，所述Sn是利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂。

本发明的有益效果在于：

与传统流程生产取向硅钢相比，本发明的显著特点是采用薄板坯连铸连轧工艺生产出取向硅钢，在Sn的添加量为0.1～0.2%时，磁感B₈≥1.89T，铁损P_1.7/50≤1.20W/Kg，完全达到高磁感取向硅钢30Q120的性能要求。

本发明为了实现板坯低温加热，必须在抑制剂中排除MnS或弱化MnS的作用，以AlN为主抑制剂，Cu₂S为辅助抑制剂（AlN、CuS的固溶温度低于MnS，可以有效降低板坯加热温度），同时为避免低温加热造成的抑制剂抑制能力不足的问题，在化学成分中添加微量元素Sn，利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂。本发明的显著特点是采用薄板坯低温短时加热工艺生产出高磁感取向硅钢，有效降低了铸坯加热温度，缩短了加热时间，具有流程短、成本低、能耗低、生产效率高等优点。该技术符合钢铁工业节能降耗和绿色化的发展趋势，对提高取向硅钢厂家产品市场竞争力具有重要意义。

附图说明

图1a为实施例2中Sn晶界上的偏聚在高温退火至970℃时晶界形貌；

图1b为实施例2中Sn晶界上的偏聚所扫描的不同晶界的俄歇能谱图；

图1c为实施例2中Sn晶界上的偏聚点1的俄歇能谱图及原子量百分比；

图2a为对比例1的成品低倍组织，对应表3中对比例1的磁性能;

图2b为对比例2的成品低倍组织，对应表3中对比例2的磁性能;

图2c为实施例1的成品低倍组织，对应表3中实施例1的磁性能;

图2d为实施例2的成品低倍组织，对应表3中实施例2的磁性能;

图2e为实施例3的成品低倍组织，对应表3中实施例3的磁性能;

图2f为实施例4的成品低倍组织，对应表3中实施例4的磁性能;

图2g为对比例3的成品低倍组织，对应表3中对比例3的磁性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细叙述。

化学成分如表1，分别制备不同Sn含量的薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢（对比例1、对比例2、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例3）。

表1化学成分（wt%）

	C	Si	Mn	Cu	S	Als	N	Sn	其余
										对比例1	0.045	3.10	0.22	0.47	0.10	0.013	0.007	/	Fe
对比例2	0.047	3.03	0.11	0.12	0.0042	0.032	0.0117	/	Fe
										本发明实施例1	0.055	3.02	0.12	0.13	0.0045	0.030	0.0120	0.1	Fe
本发明实施例2	0.035	2.95	0.10	0.10	0.0040	0.036	0.0130	0.1	Fe
										本发明实施例3	0.045	3.3	0.12	0.18	0.0040	0.023	0.0095	0.2	Fe
本发明实施例4	0.045	3.00	0.13	0.12	0.0040	0.032	0.0119	0.2	Fe
										对比例3	0.046	3.03	0.10	0.12	0.0043	0.031	0.0120	0.3	Fe

具体工艺步骤如下：

步骤1：将厚度为50-70mm的薄板坯板坯直接热装热送进均热炉均热，其中在进入均热炉前铸坯表面温度不低于900℃，均热时均热温度为1150～1180℃，保温时间不低于30分钟；

步骤2：均热后，进行热连轧，热轧终轧温度不低于850℃，热轧板厚度为2.3～2.5mm；

步骤3：热轧板进行二段式常化处理，高温段温度为1050～1150℃，保温时间2～5分钟；低温段900～950℃，保温2～4分钟，然后淬入沸水；

步骤4：对常化板进行一次冷轧至目标厚度0.3mm；

步骤5：对冷轧板进行脱碳退火处理，脱碳退火温度为800～880℃，时间为3～8分钟；

步骤6：脱碳退火板进行高温退火，高温退火前带钢表面进行MgO涂层处理，高温退火升温段采用的气氛为60～75%H₂+25～40%N₂，升温至1200℃，升温速率为15～25℃/小时；然后在1200℃保温8～10小时，保温气氛为100%H₂，所有气体比例为体积比。

不同实施例和对比例的具体工艺参数参见表2。

表2不同实施例和对比例的工艺参数

对上述实施例和对比例所得取向硅钢进行磁性能测试，性能如表3。

表3磁性能检检测结果

从表3中对比实施例1、2、3、4和对比例1、2，可以看出，适量添加Sn，可以有效地提高取向硅钢的磁感B₈，同时降低取向硅钢的铁损P_1.7/50；但过量添加Sn（如对比例3），则对其磁性能不利，使其不能完全发生二次再结晶。

同时，为了确定加入的Sn是否作为辅助抑制剂发挥作用，对实施例二高温过程970℃时的试样进行抽样，采用纳米扫描俄歇能谱仪检测，试样组织及扫描的点如图1a所示。在对图1a扫描的四个晶界中（能谱图图1b所示）发现晶界1存在Sn的偏聚,将晶界1的扫描能谱单独提取出来,图1c所示,经计算Sn在晶界上的偏聚量为平均成分的17.41倍，充分说明高温退火至970℃时Sn在晶界上的偏聚仍很明显。

图2a-g是实施例与对比例的成品低倍组织图,对于取向硅钢,成品晶粒约细小均匀,磁性能越好。因此,相比于对比例1、2，实施例随着Sn的加入，晶粒尺寸更均匀，尤其是Sn的添加量为0.2%时，晶粒尺寸进一步均匀，磁性达到最佳。

Claims

1.一种薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢，其特征在于，该取向硅钢化学成分按质量百分比为：C：0.035％～0.055％，Si：2.9％～3.3％，Mn：0.09％～0.15％，Cu：0.1％～0.2％，S≤0.005％，Al_S：0.02％～0.04％，N：0.009％～0.013％，Sn：0.1％～0.2％；

该取向硅钢通过如下步骤制备：薄板坯连铸→均热炉加热→热连轧→常化→一次冷轧→脱碳退火→高温退火，均热炉加热温度为1150～1180℃，保温时间为30～60分钟；

所述常化工艺为二段式常化处理，高温段温度为1050～1150℃，保温时间2～5分钟；低温段900～950℃，保温时间2～4分钟；

所述脱碳退火温度为800～880℃，时间为3～8分钟；

所述高温退火升温段以15～25℃/小时的升温速率升温至1200℃；然后在1200℃保温8～10小时；

所述取向硅钢中Sn元素的偏聚值为：17.41。

2.如权利要求1所述的取向硅钢，其特征在于，该取向硅钢具有如下磁性能：在Sn的添加量为0.1～0.2％时，磁感B₈≥1.89T，铁损P_1.7/50≤1.20W/Kg。

3.如权利要求1所述的取向硅钢，其特征在于，该取向硅钢以AlN为主抑制剂，Cu₂S、Sn为辅助抑制剂，所述Sn是利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂。

4.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧高磁感取向硅钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

b.均热后，进行热连轧；

c.热轧板进行二段式常化处理，然后淬入沸水；

d.对常化板进行一次冷轧至目标厚度0.3mm；

e.对冷轧板进行脱碳退火处理；

f.脱碳退火板进行高温退火，高温退火前带钢表面进行MgO涂层处理；

步骤c中热轧板进行二段式常化处理，高温段温度为1050～1150℃，保温时间2～5分钟；低温段900～950℃，保温时间2～4分钟；

步骤e中脱碳退火温度为800～880℃，时间为3～8分钟；

高温退火升温段采用的气氛为60～75％H₂+25～40％N₂，升温至1200℃，升温速率为15～25℃/小时；然后在1200℃保温8～10小时，保温气氛为100％H₂，所有气体比例为体积比。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a中薄板坯厚度为50～70mm，在进入均热炉前铸坯表面温度不低于900℃，均热时均热温度为1150～1180℃。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b中热轧终轧温度不低于850℃，热轧板厚度为2.3～2.5mm。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，该取向硅钢以AlN为主抑制剂，Cu₂S、Sn为辅助抑制剂，所述Sn是利用其在晶界的偏聚能力作为辅助抑制剂。