CN104164544A

CN104164544A - 一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法

Info

Publication number: CN104164544A
Application number: CN201310185572.7A
Authority: CN
Inventors: 张峰; 宋艳丽; 吕学钧; 陈卓雷; 王彦伟
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-11-26

Abstract

本发明公开了一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其包括下列步骤：（1）冶炼、精炼；（2）连铸浇铸得到板坯，连铸时控制钢水的过热度为15～40℃；（3）热轧；（4）常化；（5）酸洗；（6）冷轧；（7）干气氛连续退火：退火气氛中氢气的体积含量为20～50%，退火气氛温度控制为930～1080℃；（8）涂层，得到成品。本发明的无取向电工钢板无线状凸起缺陷，且具有优秀的磁性和电阻率、优良的钢板表面质量以及良好的可加工性，本发明的制造方法工艺简便，成本经济且实用性强。

Description

一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢板的制造方法，尤其涉及一种无取向电工钢板的制造方法。

背景技术

高牌号无取向电工钢板经过最终热处理后，沿轧制方向在成品带钢表面会形成不连续簇、串状凸起缺陷，这样的缺陷被称为“线状凸起缺陷”。该缺陷会明显降低成品带钢的叠片系数，从而导致成品带钢磁性变差和绝缘膜层间的电阻降低，同时在触摸钢板表面会有凹凸不平的感觉，无法满足用户正常使用要求。因此，大多数用户都明确表明：成品带钢不允许存在线状凸起缺陷或类似于线状凸起的缺陷。

线状凸起缺陷的形成机理为：随着电工钢板中硅含量的升高，钢水在浇铸后的凝固过程中，非常容易形成粗大的柱状晶，且簇状枝晶也比较发达，枝晶之间的距离减少，这样就极易在两个封闭的枝晶间形成空隙，这类空隙即成为了气泡缺陷的来源。通常情况下，这类空隙距离较小，一般为200～2000nm左右，经过热轧、冷轧后，这类空隙会轧合、缩小，气体含量则会进一步地减少。对于中低牌号的无取向电工钢板，由于成品热处理温度较低，少量的气体含量不足以克服外界压力而长大，然而对于高牌号的无取向电工钢板，由于成品热处理温度较高，特别是当热处理过程的周围气体介质中的H₂含量比例偏高时，内部残余的少量气体可以突破外界压力继续成长，并在后续的冷却过程中，随着成品带钢自身温度的快速降低，外界压力无法抵抗成品带钢自身的机械强度，使得气泡缺陷无法回缩而最终形成线状凸起缺陷或类似于线状凸起的缺陷。尤其是枝晶间空隙分布带有不确定性，使得这些气泡来源无法预计或合理判断，最终导致线状凸起缺陷的分布没有规律可循。

目前针对上述气泡缺陷所通常采取的解决方法主要有：

1）由于环境潮湿会导致炉料、合金、耐材等含水量过高，这是增加气体来源的主要途径，因此可采用降低板坯表面温度的方式来减少气体溶解量，然而这对环境要求很高，特别是需要对合金、耐材等进行精细管理从而会产生较高的人力和物力成本支出；

2）若连铸时吹氩量偏大是导致铸坯内部产生气泡缺陷的主要原因，由于吹氩量偏大，当铸坯表面优先凝固时，钢水中的氩气来不及排出，故而可以通过减少钢中夹杂物含量以及调整浸入式水口插入深度的方式来进行优化调整，这种方式需要对吹氩流量进行精确控制，并且其最终效果还会受到钢种化学成分的影响；

3）通过优化连铸保护渣的化学成分、黏度等，以及采用保护渣加热方式来吸收钢水中的夹杂物以减少气相穴的生成，从而使得气泡缺陷的发生率大幅度地下降，当保护渣加热至200℃时，气泡缺陷可减少40%，当保护渣加热至300℃时，气泡缺陷则可减少60%，但是加热保护渣需要在一定的特殊环境下进行以避免保护渣的氧化或污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其通过控制连铸时的钢液过热度以及连续退火时的气氛+温度，消除了钢板的线状凸起缺陷，改善了无取向电工钢板的表面质量，提高了成品钢板的磁性性能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其包括下列步骤：

（1）冶炼、精炼；

（2）连铸浇铸后得到板坯，连铸时控制钢水的过热度为15～40℃；

（3）热轧；

（4）常化；

（5）酸洗；

（6）冷轧；

（7）干气氛连续退火：退火气氛中氢气的体积含量为20～50%，退火气氛温度控制为930～1080℃；

（8）涂层，得到成品。

本发明所述的无取向电工钢板的制造方法通过对连铸过程中钢液过热度的严格控制，并结合连续退火过程中的气氛+温度的控制，实现生产出的无取向电工钢板无线状凸起缺陷。其中，在连铸时通过提高钢水温度来有效提高中间包内的钢液过热度以减缓板坯冷却速度，从而避免板坯中的柱状晶粗大发达，枝晶间距过大而产生气体间隙，进而降低无取向电工钢板出现线状凸起缺陷的可能性。

进一步地，本发明所述的无取向电工钢板的制造方法在步骤（1）的冶炼和精炼步骤控制化学成分质量百分配比为：Ｃ≤0.005%，Si2.2～3.6%，Mn0.2～1.0%，P≤0.02%，Al0.2～1.2%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的无取向电工钢板中各化学元素的设计原理为：

C：C是强烈抑制晶粒长大的元素，其容易增加带钢铁损并产生严重的磁时效；同时，C还会扩大γ相区，并且在钢板进行常化处理时，使α与γ两相区的转变量增加从而明显降低Ac1点，这会对结晶组织起细化作用。因此，在本发明的技术方案中必须将C含量控制在0.005wt%以下。

Si：Si是增加钢板电阻率的有效元素。当Si含量＜2.2wt%时，枝晶不发达且枝晶之间的距离较小，虽然钢板不会产生线状凸起缺陷，但此时钢板的电阻率很低，不能满足产品的其他要求；而当Si含量＞3.6wt%时，会导致钢板的磁感降低且冷加工性能不佳。为了使钢板获得更好地综合性能，本技术方案将Si的质量百分含量设定为2.2～3.6%。

Mn：Mn与Si、Al元素相同，其可以增加钢板的电阻率，同时，它还可以改善电工钢板的表面质量，不过，若Mn含量＞1.0wt%会导致冶炼浇铸困难而提高制造成本，故需要将Mn含量设定为0.2～1.0wt%。

Al：Al也是增加钢板电阻率的有效元素。当Al含量＜0.2wt%时，钢板的电磁性能不稳定；当Al含量＞1.2wt%时，则会使钢板的冶炼浇铸发生困难，从而造成生产成本的增加，所以将Al的质量百分含量控制为0.2～1.2%。

P：在本技术方案中，添加微量的P可以改善钢板的加工性，但是超过一定含量的P会劣化钢板的冷轧加工性能，所以将P含量控制为≤0.02wt%。

进一步地，在上述无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法中，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量S≤0.005%。

进一步地，在上述无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法中，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量N≤0.005%。

进一步地，在上述无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法中，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量O≤0.005%。

在钢板中不可避免地会存在一定含量的杂质元素，其中，杂质元素O和N元素分别和Al元素所形成氧化物或氮化物的析出物会强烈阻碍晶粒长大，导致铁损恶化，同时，S元素和Mn元素所形成S化物的析出物也会强烈阻碍晶粒长大，导致铁损恶化。因此，需要控制钢板中的杂质元素的含量。

进一步地，在上述无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法中，在步骤（1）中，控制浇铸速度为0.6～1.4m/min。

进一步地，在上述无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法中，在步骤（5）中采用一次冷轧法将热轧板轧制成冷轧板。

本发明的无取向电工钢板不存在线状凸起缺陷，通过本发明技术方案制造生产的无取向电工钢板具有优秀的磁性性能和电阻率、优良的钢板表面质量以及良好的可加工性能，本发明的制造方法能更好地减少高牌号无取向电工钢板的线状凸起缺陷的产生；同时工艺简便，成本经济且实用性强。

附图说明

图1显示了本发明所述的无取向电工钢板在三种不同温度下H2的含量比例与线状凸起缺陷位置的高度变化率之间的关系。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来对本发明所述的无取向电工钢板及其制造方法做出进一步地详细说明，但是该说明并不构成对于本发明技术方案的不当限定。

实施例1-4及对比例1-4

按照下列步骤制造实施例和对比例中的无取向电工钢板，其具体步骤为：

（1）对铁水进行“三脱”预处理；

（2）转炉冶炼；

（3）精炼RH：对钢液进行脱碳、脱氧及合金化处理，并将钢液中各化学元素控制如表1所示；

（4）连铸；

（5）热轧；

（6）常化；

（7）酸洗；

（8）采用一次冷轧法冷轧；

（9）干气氛连续退火；

（10）涂层。

表1.实施例1-4和对比例1-4中无取向电工钢板的化学元素质量百分配比（wt%，余量为Fe和其他不可避免的杂质）

本技术方案的核心在于钢板的制造工艺，因此为了突出制造工艺参数对实施效果的影响，对比例1-4采用了与实施例1-4分别对应相同的成分设计。

表2显示了生产制造实施例1-4以及对比例1-4的相关技术参数。

表2.

从表2可以看出，对比例1和对比例2在铸造步骤中对钢液的过热度控制过低，对比例3在退火步骤中气氛温度过高，而对比例4在退火步骤中H₂含量比例过高，因此，对比例1-4均出现了线状凸起缺陷，而通过本发明的技术方案生产制造的实施例1-4则均未出现线状凸起缺陷。

图1显示了在钢板处于较高温度情况下，含有不同体积比例H₂的退火气氛与线状凸起缺陷位置的高度变化率之间的关系。如图1所示，当H₂体积比例为20%时，在三种较高的温度下，即在800℃、900℃和1000℃下，线状凸起缺陷位置的高度变化率相似且都低于0.20%；当H₂体积比例为35%时，在800℃和900℃温度下，线状凸起缺陷高度变化率相似，不过，在1000℃的温度下的线状凸起缺陷位置的高度变化率相较于前两者有了较为明显地上升；当H₂体积比例达到60%时，分别在800℃和900℃温度下的线状凸起缺陷位置的高度变化率相似，然而，在1000℃温度下的线状凸起缺陷位置的高度变化率相较于前两者有了大幅度地上升，该线状凸起缺陷位置的高度变化率达到了0.25%。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）冶炼、精炼；

（2）连铸浇铸得到板坯，连铸时控制钢水的过热度为15～40℃；

（3）热轧；

（4）常化；

（5）酸洗；

（6）冷轧；

（8）涂层，得到成品。

2.如权利要求1所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（1）中控制化学成分质量百分配比为：Ｃ≤0.005%，Si2.2～3.6%，Mn0.2～1.0%，P≤0.02%，Al0.2～1.2%；余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.如权利要求2所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量S≤0.005%。

4.如权利要求2所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量N≤0.005%。

5.如权利要求2所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（1）中控制板坯杂质元素的质量百分含量O≤0.005%。

6.如权利要求1所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（2）中，控制浇铸速度为0.6～1.4m/min。

7.如权利要求1所述的无线状凸起缺陷的无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，在步骤（6）中采用一次冷轧法将热轧板轧制成冷轧板。