CN103882291B

CN103882291B - 一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法

Info

Publication number: CN103882291B
Application number: CN201210562107.6A
Authority: CN
Inventors: 高振宇; 张智义; 陈春梅; 金文旭; 李文权; 罗理; 袁皓; 张仁波; 李元华; 李亚东
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103882291A

Abstract

本发明提供一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法，钢的化学成分的重量百分比为：C<0.0015%，Si:2.0%~2.5%，Mn:0.10%~0.3%，P≤0.008%，S<0.0015%，N≤0.0020%，Als:1.5%~2.0%，Ti、Nb、V分别<0.0020%，余量为Fe和其它不可避免的残余元素。制备方法包括冶炼、连铸、热轧、常化、冷轧、二段式退火及成品退火，通过采用Si加高Al的成分设计，控制各工序工艺，达到高硅效果，避免添加REM、Ca、Mg，Sb、Sn微量合金元素，降低成本，同时有利于产品生产过程的稳定及成品电磁性能提升。

Description

一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及电工钢产品的生产技术领域，特别涉及硅含量较高的冷轧无取向电工钢及其生产方法。

背景技术

高牌号电工钢随着硅元素含量的提高，机理特性发生转变，生产中矛盾突显。随着硅含量的增加，电阻率、磁导率增加，铁损降低，但是当硅含量达到3.3%，钢种冷加工性急剧下降，冷轧过程中边裂及断带频繁，并且高级别钢种需进行二次冷轧法生产，成材率及生产效率低下，生产成本大幅提升，同时高硅钢种热敏感性强，在热状态过程中，受温度影响波动性大，导致成品电磁性能波动，合格率大幅下降，所以高硅电工钢的发展受到了一定的制约。

目前已有技术中合金添加种类多，总成本高。在传统成分的基础上公开号为CN1326009A的专利中加入REM、Ca、Mg等元素，公开号CN1887512的专利中加入Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、REM、Ca、Mg等元素。日本冷轧无取向硅钢片高牌号在开发过程中，也添加了微量合金元素Sb、Sn，分别为（10～15）×10^-6范围内，来提高磁性、改善钢板内部组织，获得硬度适中，加工性较好的电工钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法。通过采用Si加高Al的成分设计，控制各工序工艺，达到高硅效果，避免添加REM、Ca、Mg，Sb、Sn微量合金元素，降低成本，同时有利于产品生产过程的稳定及成品电磁性能提升。

其化学成分为wt%：

C<0.0015%，Si:2.0%~2.5%，Mn:0.10%~0.3%，P≤0.008%，S<0.0015%，N≤0.0020%，Als:1.5%~2.0%，Ti、Nb、V分别<0.0020%；余量为Fe和不可避免的残余元素。

铝：Al可以提高电阻率，缩小γ区和促使晶粒长大，可使(100)组分增多和(111)组分减少，同时Al含量高能形成粗大AlN，成品晶粒明显长大，降低铁损，减小磁各向异性，而且固定氮使磁时效减轻，此外，它降低铁损的幅度比Si大，降低磁感的幅度比Si小，并随着Si含量的提高有利的作用就更明显，添加或者提高Al的含量对改善磁性尤其是对极低铁损高牌号无取向电工钢磁性十分有利，有Si不能替代的作用；

硅：Si是影响磁性的主要因素，即提高Si可以降低铁损，同时也降低磁感，可以提高电阻率，减少晶粒的各向异性，促使晶粒粗化，减少晶界面；硅还能促使碳石墨化，改善碳对磁性不利影响，此外硅是强脱氧元素，有利于氧的去除，具有排斥碳原子促进退火时脱碳的作用，硅和铝降低碳和氮在α-Fe中的扩散速度，并与氮化合成Si3N4和AlN，所以减轻磁时效，但是硅含量过高增加硅钢的脆性，给生产带来不便；

磷：虽然P可以提高电阻率、硬度，改善冲片性，属于正偏析元素可以增加钢抗内氧化能力，致使Al不易被氧化，可以充分发挥Al提高基体电阻率等有利作用，但其会影响产品冷加工性，发生冷脆，同时使低碳电工钢的矫顽力增加，磷含量增加导致晶界处有更多的偏析，使晶粒相对细化，抑制磁畴在磁化时迁移和旋转的晶界域增多，使铁损升高。所以本发明中对磷含量也要进行控制；

锰：是防止热脆不可或缺的元素，Mn与S形成MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆。它可以改善晶体结构，改善磁性，但是含量过高，MnS固溶不完全，会使织构结构变坏，使磁性恶化；

限制某些元素C、S、N，因为它们对磁性有害、影响脱碳效率和增加高温退火净化时间,C、S越低越好，在本发明中控制0.0015%以下为工艺最佳,N控制在0.0020％以下为最佳；

残余元素：铌、钒、钛控制0.0020%以下为最佳；

生产的工艺控制如下：

a.冶炼：转炉冶炼，RH真空精炼处理，限制C、S、N、O等有害元素，因为它们对磁性不利、影响脱碳效率和增加高温退火净化时间，控制硫和碳含量达到15PPm以下，同时铌、钒、钛等易形成细小弥散二相粒子元素也要求20PPm以下；

b.连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，在连铸过程中，因导温导热系数低，柱状晶组织粗大，影响成品电磁性能及表面质量，所以本发明采用30~50℃的低过热度及0.7~0.8m/min的慢拉速，防止形成粗大的柱状晶，并在二冷中前期进行电磁搅拌，控制等轴晶率在60%以上，同时使二相粒子均匀细小，有利于在随后的低温加热过程中聚集长大；

c.热轧：钢坯采用低温加热，温度控制在1000~1100℃，温度均匀后热轧，开轧温度950~1100℃，终轧温度860~950℃，卷曲温度≥690℃，热轧板厚度为1.2~1.5mm；

d.常化：利用酸洗常化机组，采用低温进行热处理950~1050℃，有利于改进冷加工性；

e.冷轧：采用一次冷轧法将热轧板轧制成品厚，一次冷轧法有利于降低取向度，冷轧后进行连续退火，多少会产生一些取向性，但应尽量降低，因为高牌号无取向硅钢片大部分用于大型火力、水力电机上，取向度增加，轴承电流产生的就多，无功损耗就增大。压下率控制在77%~84%，铁损可达到最佳值；

f.二段式退火：不进行脱碳，温度870~950℃，防止最终热处理过程中内外氧化层氮化层对磁性能的影响；

g.退火：成品热处理在连续退火炉中进行，绝缘涂层等工序制成成品。其中采用干气氛退火，控制露点-35℃以下。

具体实施方式

实施例1：C：0.0011%，Si：2.15%，Mn：0.20%，P：0.008%，S：0.0013%，Als：1.68%，N：0.0019%，Ti：0.0010%，Nb：0.0015%，V：0.0018%；余量为铁和其它不可避免的杂质元素。

工序步骤如下：

a)冶炼：转炉冶炼，RH真空精炼处理，控制硫、碳以及易形成细小弥散二相粒子的铌、钒、钛等元素含量；

b)连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，过热温度为40℃，拉牵速度为0.7m/min，等轴晶率比例为68%；

c)热轧：钢坯加热温度为1100℃，重点精轧终轧卷取采用高温方案，开轧温度1020℃，终轧温度870℃，卷取温度700℃，板厚1.5mm；

d)常化:采用常化酸洗机组，温度960℃；

e)冷轧：采用单机架可逆轧机将热轧板轧制成目标厚度的成品板，压下率84％；

f)二段式退火:不进行脱碳，温度910;

g)成品退火：采用干气氛退火，控制露点-35℃，涂绝缘层等工序制成成品。

实施例2：C：0.0014%，Si：2.3%，Mn：0.25%，P：0.007%，S：0.0014%，Als：1.70%，N：0.0020%，Ti：0.0012%，Nb：0.0017%，V：0.0013%；余量为铁和其它不可避免的杂质元素。

工序步骤如下：

b)连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，过热温度为45℃，拉牵速度为0.75m/min，等轴晶率比例为65%；

c)热轧：钢坯加热温度为1120℃，重点精轧终轧卷取采用高温方案，开轧温度1030℃，终轧温度875℃，卷取温度710℃，板厚1.5mm；

d)常化：采用常化酸洗机组，温度950℃；

e)冷轧：采用单机架可逆轧机将热轧板轧制成目标厚度的成品板，压下率78％；

f)二段式退火：不进行脱碳，温度890℃；

g)成品退火：采用干气氛退火，控制露点-38℃，涂绝缘层等工序制成成品。

实施例3：C：0.0013%，Si：2.48%，Mn：0.25%，P：0.007%，S：0.0012%，Als：1.90%，N：0.0020%，Ti：0.0011%，Nb：0.0012%，V：0.0017%；余量为铁和其它不可避免的杂质元素。

工序步骤如下：

b)连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，过热温度为48℃，拉牵速度为0.8m/min，等轴晶率比例为63%；

c)热轧：钢坯加热温度为1130℃，重点精轧终轧卷取采用高温方案，开轧温度1040℃，终轧温度880℃，卷取温度720℃，板厚1.5mm；

d)常化：采用常化酸洗机组，温度980℃；

e)冷轧：采用单机架可逆轧机将热轧板轧制成目标厚度的成品板，压下率79％；

f)二段式退火：不进行脱碳，温度895℃；

产品性能（以B50及P10/50衡量）

Claims

1.一种高硅冷轧无取向电工钢，其特征在于钢的化学成分的重量百分比为：C<0.0015％，Si:2.0％～2.48％，Mn:0.10％～0.3％，P≤0.008％，S<0.0015％，N≤0.0020％，Als:1.68％～2.0％，Ti、Nb、V分别<0.0020％，余量为Fe和其它不可避免的残余元素；其制备方法包括以下步骤：

a.冶炼：转炉冶炼，RH真空精炼处理，控制硫和碳含量达到15ppm以下，同时铌、钒、钛易形成细小弥散二相粒子元素控制在20ppm以下；

b.连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，板坯规格ASP90～150mm，采用30～50℃的低过热度及0.7～0.8m/min的慢拉速，并在二冷中前期进行电磁搅拌，控制等轴晶率在60％以上；

c.热轧：钢坯采用低温加热，温度控制在1000～1100℃，温度均匀后热轧，开轧温度950～1100℃，终轧温度860～950℃，卷曲温度≥690℃，热轧板厚度为1.2～1.5mm；

d.常化：利用酸洗常化机组，采用低温进行热处理950～1050℃；

e.冷轧：采用一次冷轧法将热轧板轧制成品厚，压下率控制在77％～84％；

f.二段式退火：此过程中不进行脱碳，温度870～950℃；

g.成品退火：在连续退火炉中进行，绝缘涂层工序制成成品，其中采用干气氛退火，控制露点-35℃以下。