CN105256226A - 一种低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法 - Google Patents

一种低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法 Download PDF

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一种低铁损冷轧无取向硅钢,其组分及wt%为:Si:3.0~3.7%,Als≤0.15%,C≤0.004%,Mn:0.15~0.80%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.002%。生产步骤:炼钢并铸坯;对铸坯加热;热轧;常化;经常规酸洗后冷轧;第一次成品退火;最终成品退火;冷却、涂层及精整。本发明通过降低Als的含量,使铁损进一步降低;再通过采取两次成品退火,可以生产出厚度为0.35mm,铁损P1.5/50≤2.0W/kg,磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢,且成材率高,成本较低。

Description

一种低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法
技术领域
本发明涉及一种无取向硅及其方法,具体地属于一种厚度为0.35mm、铁损P1.5/50≤2.0W/kg的低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法。
背景技术
冷轧无取向硅钢主要应用于各种电动机、旋转机器的铁芯材料,及变压器等静止器的铁芯材料。
高牌号无取向硅钢主要应用于制造大型电动机和发电机铁芯,以及特种设备铁芯制作,其磁性的主要特点是铁损低。经典理论及传统工艺上,生产此类产品是Si含量在3.0%以上,添加0.2%以上的Al,以期通过提高电阻率以达到降低铁损的目的。但在实际生产过程发现,随着对铁损要求越来越高,而Si及Al的含量过高,会导致钢板的脆性增大,对生产带来极大的难度,成材率也会大幅度降低,同时成品表面缺陷也会增多。
经检索,中国专利申请号为CN200510046810.1的文献,公开了《一种低铁损冷轧无取向硅钢板的制造方法》,其化学成分为:Si+Al≤4.2%,C≤0.005%,Mn:0.2~0.35%,S≤0.003%,N≤0.003%,O≤0.002%,其余产Fe及杂质元素;其生产工艺为热轧工艺加热温度为1130~1180℃,终轧温度为830~870℃,卷取温度为580~620℃,热轧后采用一次冷轧法,总压下率为72~85%,在冷轧工序中最后一道次采用异步轧制方式,其上、下工作辊的周向速度比为1:1.05~1:1.30,且冷轧方向始终与热轧方向一致。该文献中所提供的生产方法在冷轧中采用异步轧制,该工艺在目前工业化宽带生产中很困难,有很大的局限性,且该文献专利的实施例中,0.50mm成品铁损P1.5/50为2.79~2.95W/kg,B5000为1.70T,磁性能偏低。
中国专利申请号为CN201410545379.4的文献,公开了《一种变频高效压缩机用无取向硅钢生产方法》,其化学成分为C≤0.005%,Si:3.1~3.4%,Mn:0.03~0.1%,Als≤0.01%,P≤0.05%,0<S≤0.0025%,Cu≤0.06%,Sn:0.04~0.06%,N≤0.0025%,O≤0.002%,其余产Fe及杂质元素,并满足Mn/S在20~80,且满足伸长率A与硬度HV5的比值在0.13~0.17。其生产工艺为连铸成坯,板坯加热到1100~1200℃,加热及保温时间为0.5~1小时,控制精轧温度在800~900℃,控制卷取温度在580~680℃;常化温度在900~1000℃,常化时间为30~180秒;一次冷轧至0.35mm,控制道次压在20~45%,成品退火温度为900~1050℃。该文献的工艺生产出的无取向硅钢的铁损仍在P1.5/50为2.0W/kg以上,B5000在1.70T左右。
中国专利申请号为CN200710042541.0的文献,公开了《一种高牌号无取向硅钢及其制造方法》,其成分为Si:2.5~3.5%,Al:0.5~1.5%,C≤0.004%,Mn:0.10~1.5%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.002%,B≤0.005%,B/(C+N)=0.5~2.0,其制造方法主要包括,将铸坯在加热炉内加热到1100℃以上,保温后进行轧制,常化温度为920~980℃,保温时间为10~90S;退火温度为900~950℃,保温时间为10~28S,气氛为40%~70%H2+60%~30%N2,D.P.=-25~-40℃。按照上述成分及工艺生产的0.50mm成品,铁损在P1.5/50为2.38~2.81W/kg,磁感B5000为1.67T以上。其成品性能仍在P1.5/50大于2.0W/kg以上。
中国专利申请号为CN91107594.1的文献,公开了一种《磁性能优良且表面外观良好的无取向硅钢薄板的制造方法》,其成分为C0.02%以下,Si或者Si+Al4.0%以下,Mn1.0%以下,P0.2%以下,再根据需要含Sb和Sn中任何一种或者两种合计0.4%以下,其余基本上是Fe构成。之后热轧至2.3mm厚的轧带钢,将热轧后的热轧钢带以压下量为5~15%进行冷轧,进行第一次退火,温度为700~1000℃;之后再进行压下量为50%以上的冷轧,进行第二冷饮退火,再进行压下量为1-15%的冷轧轧成最终板厚,然后进行最终退火。其成品磁性值P1.5/50在2.1~2.3W/kg,未达到2.0W/kg以下。该文献专利中所提供的工艺比较复杂,采用三次冷轧法生产,极大的降低了成材率,延长生产周期,且其第一次冷轧压下率较小为5~15%,冷轧后钢板厚度较厚,在退火时机组生产效率低。该文献专利中的工艺在生产中很难实施。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,提供一种磁性值:P1.5/50≤2.0W/kg,B5000≥1.67T,厚度在0.35mm的低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法。
实现上述目的的措施:
一种低铁损冷轧无取向硅钢,其组分及重量百分比含量为:Si:3.0~3.7%,Als≤0.15%,C≤0.004%,Mn:0.15~0.80%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地:Als的重量百分比含量≤0.005%。
生产一种低铁损冷轧无取向硅钢的方法,其步骤:
1)炼钢,真空冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,加热温度控制在1050~1150℃,保温时间控制为60~120min;
3)进行热轧,控制精轧终轧温度在800~900℃;
4)进行常化,常化温度控制为900~1150℃,常化时间控制为20~150s;
5)经常规酸洗后进行冷轧,并轧制至成品厚度0.35mm;
6)进行第一次成品退火,退火温度为900~1050℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;退火后的钢板不涂层;并控制炉内张力在0.2~0.5kg/mm2
7)进行最终成品退火,退火温度为850~1000℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;
8)按常规进行冷却、涂层及精整,并待用。
本发明中各元素及主要工艺的作用及机理
Si,可以提高电阻率,降低铁损,是电工钢中重要的合金元素,尤其是对于高牌号无取向硅钢。当Si含量低于3.0%,则得不到所需的铁损值,但如Si含量过3.7%,会大幅提高脆性,难以冷轧加工。
Als,其含量超过0.15%时,会导致磁感B5000降低。当Als低于0.15%,特别地,Als≤0.005%,可有效降低成品铁损值,此时对提高磁感B5000也非常有利。这是因为此时由于Als含量很低,钢基体中AlN量较少,在热处理过程中促使(111)织构减少,进而改善磁性能。
C,是磁性有害元素,能强烈阻碍晶粒长大,引起铁损增加。如果含量过0.004%会发生磁时效,因此规定C≤0.004%。
Mn,也可以提高电阻率,降低铁损。同时可与S形成稳定的MnS,降低S导致的热脆性,改善钢的热脆性,因此添加0.15%以上的Mn。但高于0.8%时,会降低有利织构比例,恶化磁性能,因此Mn含量为0.15%~0.80%。
P,对于高牌号无取向硅钢,含量高于0.02%时会增加钢板的脆性,继而导致冷轧加工困难,因此P的含量要≤0.02%。
S,为有害元素,含量过高不利于加工,且会与Mn形成细小的MnS,阻碍退火时晶粒长大,恶化磁性,本发明要求S含量≤0.005%。
N,易与Al形成细小弥散AlN,热处理时阻碍晶粒长大,磁性能变差,高于0.0025%时,AlN会大量析出,严重恶化磁性能,因此本发明要求N≤0.0025%。
本发明之所以控制加热温度控制在1050~1150℃,是因为加热温度低于1050℃,板坯变形抗力大,轧制困难;温度高于1150℃,板坯中的AlN、MnS等会析出固溶,后续会形成弥散细小的析出物,抑制晶粒长大,恶化磁性能。故将加热温度控制在1050~1150℃。
本发明之所以控制常化温度在900~1150℃,是由于若低于900℃,时间过短,不能达到改善有利织构的目的;若温度高于1150℃,时间过长,则钢板晶粒过大,使得钢板脆性加大,冷轧通板困难。
本发明中之所以将第一次成品退火温度控制在900~1050℃,保温时间为20~120s,是经过大量试验,发现岂能是使钢板获得良好的晶粒尺寸,如果温度低于900℃,且时间过短,晶粒不易于长大,得不到目标磁性能;当温度高于1050℃时,容易造成钢板氧化、结瘤等表面缺陷,机组生产难度加大。同时应控制第一次成品退火过程中,钢带在炉内张力应控制在0.2~0.5kg/mm2范围内,钢带因经过拉伸,钢带纵向磁性能得到改善,同时可以使有利织构组分比例增加。
本发明中之所以将第二次成品退火温度控制为850~1000℃,保温时间为20~120s,期由于其一方面可以消除钢板中的应力,另一方面可以使钢板中晶粒尺寸更加均匀,同时可以改善横向磁性能,最终改善成品平均磁性能。
总之,本发明在成分方面特别通过降低Als的含量,使铁损进一步降低;再通过采取两次成品退火,可以生产出厚度为0.35mm,铁损P1.5/50≤2.0W/kg,磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢,本发明中的工艺经济,成材率高,能以较低的成本生产出磁性能良好的低铁损冷轧无取向硅钢。
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成分取值列表;
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表及对应磁性能。
本发明各实施例按照以下步骤生产:
1)炼钢,真空冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,加热温度控制在1050~1150℃,保温时间控制为60~120min;
3)进行热轧,控制精轧终轧温度在800~900℃;
4)进行常化,常化温度控制为900~1150℃,常化时间控制为20~150s;
5)经常规酸洗后进行冷轧,并轧制至成品厚度0.35mm;
6)进行第一次成品退火,退火温度为900~1050℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;退火后的钢板不涂层;并控制炉内张力在0.2~0.5kg/mm2
7)进行最终成品退火,退火温度为850~1000℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;
8)按常规进行冷却、涂层及精整,并待用。
说明:以下表1及表2中的数据并非一一对应关系;其生产的厚度均为0.35mm。
表1本发明各实施例及对比例成分取值列表(wt%)
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表及对应磁性能
从表2中可以看出,依据本发明中成分及工艺要求,可以得到成品铁损P1.5/50≤2.0W/kg,磁感B5000≥1.67T的冷轧无取向硅钢产品。而未满足本发明中所要求条件时,不能得到成品铁损P1.5/50≤2.0W/kg,磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢产品。
本具体实施方式仅为最佳例举,并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (3)

1.一种低铁损冷轧无取向硅钢,其组分及重量百分比含量为:Si:3.0~3.7%,Als≤0.15%,C≤0.004%,Mn:0.15~0.80%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种低铁损冷轧无取向硅钢,其特征在于:Als的重量百分比含量≤0.005%。
3.生产权利要求1所述的一种低铁损冷轧无取向硅钢的方法,其步骤:
1)炼钢,真空冶炼并连铸成坯;
2)对铸坯加热,加热温度控制在1050~1150℃,保温时间控制为60~120min;
3)进行热轧,控制精轧终轧温度在800~900℃;
4)进行常化,常化温度控制为900~1150℃,常化时间控制为20~150s;
5)经常规酸洗后进行冷轧,并轧制至成品厚度0.35mm;
6)进行第一次成品退火,退火温度为900~1050℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;退火后的钢板不涂层;并控制炉内张力在0.2~0.5kg/mm2
7)进行最终成品退火,退火温度为850~1000℃,保温时间为20~120s,气氛为干H2和N2混合气体,其中H2占体积百分比为20%~50%;
8)按常规进行冷却、涂层及精整,并待用。
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