CN105369125B - 一种无取向高硅钢薄板及制备方法 - Google Patents

一种无取向高硅钢薄板及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种无取向高硅钢薄板，其组分及wt5为：Si:6.0～7.0%、N≤0.0025%、S≤0.005%、P≤0.02%、O≤0.004%、C≤0.004%；制备方法：冶炼并铸轧；热轧；温轧；冷轧；酸洗；连续退火。本发明流程短、成本低、能耗低、污染物排放低、成材率高、产品规格范围更广，且磁性能更优良，即铁损P1.0/400为7.78～9.62W/kg，P0.2/5000为11.92～24.23W/kg，磁感B8为1.34～1.36T。

Description

一种无取向高硅钢薄板及制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅钢板及其制备方法，具体地属于一种无取向高硅钢薄板及制备方法。
背景技术
高硅钢一般是指质量分数含4.5%～6.7%Si的Fe-Si合金，而通用的高硅钢是指质量分数含6.5%Si的Fe-Si合金。自从1900年哈德菲尔德发现加Si能改善钢的磁性能以来，人们就在试图通过增加钢中Si含量来降低铁损Pt从而改善硅钢的磁性能。1928年舒尔茨（A.Schulze）发现含6.5%Si的Fe-Si合金的磁致伸缩（λs）近似为零。1942年鲁德（W.E.Ruder）指出由于含6.5%Si的Fe-Si合金的磁各向异性常数K1和λs比含3%Si的Fe-Si合金更低，而电阻率ρ更高，所以铁损（Pt）更低。1964年布朗（D.Brown）等证明含6.5%Si的Fe-Si合金单晶体比含3%Si的Fe-Si合金单晶体的P10/50低0.2W/kg，λs低9/10，Kl低1/3。从而得出钢中含Si量为6.5%时，能获得最好的综合磁性能。
高硅钢是制作中、高频电动机及变压器的理想铁芯材料，可提高效能，降低能耗及噪音，产生巨大的经济及社会效益，从而引发了人们浓厚的研究兴趣。但是，随着硅含量的增加，硅钢片的脆性也急剧增加，机械加工性能变差，给加工带来了诸多困难。因此，采用现有轧制技术已无法用进行高硅钢生产。目前，世界范围内高硅钢片的制造方法主要包括喷射成型法、粉末冶金法、沉积扩散法、控轧法和快速凝固等方法。 这些方法中以快速凝固技术节能环保及成本优势最为突出，该技术中又以同步等径双辊薄带铸轧技术发展最快，而其他方法则普遍存在生产周期长、能耗高、成本高、工艺复杂及对环境污染较重等缺点。
经检索，中国专利公开号为CN 103060701 A、CN 101935800 A、CN 104278189 A的文献，分别公开了《一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方法》、《一种高硅钢薄带及其制备方法》及《一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法》，均提出了在高硅电工钢中添加Cr、Al、Mn元素中的一种或多种，以改善其塑性，并在此基础上，采用双辊铸轧短流程薄带近终成形的新技术制备了高硅电工钢薄带，薄带成品厚度在0.20mm-0.50mm之间，该制备方法能耗及污染物排放较低，成材率较高，产品磁感指标较优良。但产品厚度规格局限于0.20mm-0.50mm之间，不适用于制备更薄规格的高硅钢薄带，产品的铁损也相对较高，并且由于合金元素的添加，增加了冶炼难度和原料成本。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种流程短、成本低、能耗低、污染物排放低、成材率高、产品规格范围更广，且磁性能更优良的无取向高硅钢薄板及制备方法。
实现上述目的的措施：
一种无取向高硅钢薄板，其组分及重量百分比含量为：Si:6.0～7.0%、N≤0.0025%、S≤0.005%、P≤0.02%、O≤0.004%、C≤0.004%，余量为Fe及不可避免的杂质；铁损P1.0/400为7.78～9.62W/kg，P0.2/5000为11.92～24.23W/kg，磁感B8为1.34～1.36T。
一种无取向高硅钢薄板的制备方法，其步骤：
1）采用常规方法冶炼，出钢后进行铸轧，将温度为1480～1550℃的钢液在防氧化气氛保护下浇铸到同步等径双辊铸轧机中，并控制铸轧速度在25～50m/min，铸轧后的板坯厚度在1.8 ~3.0mm；
2）进行热轧，在防氧化气氛保护下进行热轧，热轧加热温度为900~1200℃；并控制首道次压下率不小于20%，其余各道次压下率在8%~15%，总压下率不低于60%，轧后厚度在0.8mm~1.0mm；
3）进行温轧，在防氧化气氛保护下进行温轧，加热温度在300～700℃，并控制各道次压下率在3～20%，总压下率控制在45~70% ，温轧后薄带厚度再0.30mm~0.45mm；
4）进行冷轧，冷轧温度为100℃~200℃，各道次压下量控制在1～10%，最终冷轧薄带厚度为0.10mm~0.30mm；
5） 进行酸洗，控制酸洗温度在60~90℃，酸洗液的质量浓度为8~20%，酸洗时间在1~10min；
6）进行连续退火：加热段温度控制在1000～1150℃，并使钢带停留20～60s；控制均热段温度在800～950℃，钢带停留时间在3～10min；保护气体为N2及H2的混合气，其中H2比例控制在不低于25%，或全H2，炉内气体露点控制在-30～20℃。
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6.0%，则得不到所需的铁损值，但如Si含量过7.0%，磁感会降低。
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%。
P，对于高牌号无取向硅钢，P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%。
O：是磁性有害元素，同时含量过高易造成晶间氧化而不利于加工，应控制在0.004%以下。
本发明之所以采用900～1200℃热轧，并在300～700℃进行温轧，是因为较高的轧制温度，使得钢带变形抗力较低，减少钢带轧制到目标厚度所需轧制道次，降低轧制工序成本，热轧及温轧全程采用防氧化气氛进行保护，抑制内氧化层的生成，改善加工性能及成材率，提高最终产品性能。
本发明之所以采用连续退火，是由于能够准确控制退火过程中的升降温速度及气氛、温度等关键因素，从而使退火后的再结晶组织晶粒尺寸更合适、更均匀，得到磁性能优良的样品。
本发明与现有技术相比，流程短、成本低、能耗低、污染物排放低、成材率高、产品规格范围更广，且磁性能更优良，即铁损P1.0/400为7.78～9.62W/kg，P0.2/5000为11.92～24.23W/kg，磁感B8为1.34～1.36T。
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组分取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。
本发明各实施例均按照以下步骤进行。
1）采用常规方法冶炼，出钢后进行铸轧，将温度为1480～1550℃的钢液在防氧化气氛保护下浇铸到同步等径双辊铸轧机中，并控制铸轧速度在25～50m/min，铸轧后的板坯厚度在1.8 ~3.0mm；
2）进行热轧，在防氧化气氛保护下进行热轧，热轧加热温度为900~1200℃；并控制首道次压下率不小于20%，其余各道次压下率在8%~15%，总压下率不低于60%，轧后厚度在0.8mm~1.0mm；
3）进行温轧，在防氧化气氛保护下进行温轧，加热温度为300～700℃，并控制各道次压下率在3～20%，总压下率控制在45~70% ，温轧后薄带厚度再0.30mm~0.45mm；
4）进行冷轧，冷轧温度为100℃~200℃，各道次压下量控制在1～10%，最终冷轧薄带厚度为0.10mm~0.30mm；
5） 进行酸洗，控制酸洗温度在60~90℃，酸洗液的质量浓度为8~20%，酸洗时间在1~10min；
6）进行连续退火：加热段温度控制在1000～1150℃，并使钢带停留20～60s；控制均热段温度在800～950℃，钢带停留时间在3～10min；保护气体为N2及H2的混合气，其中H2比例控制在不低于25%，或全H2，炉内气体露点控制在-30～20℃。
说明一下表1及表2中的取值并非对应关系
表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt%）
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的性能检测结果列表
从表3可以看出，本发明各实施例在保证成分及主要工艺参数均在规定范围内时，可获得磁性能良好的薄规格高硅钢产品，其中铁损P1.0/400为7.78～9.62W/kg，P0.2/5000为11.92～24.23W/kg，磁感B8为1.34～1.36T。对比例1因热轧首道次压下率<20%，温轧加热温度>700℃，导致高频铁损偏高（P0.2/5000=26.20W/kg）。对比例2因首道次压下率小于20%、加热段钢带停留时间超过60s，导致磁感偏低(B8=1.295T)。
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 (1)

1.一种无取向高硅钢薄板的制备方法，：
无取向高硅钢薄板组分及重量百分比含量为：Si:6.64～7.0%、N≤0.0012%、S≤0.001%、P≤0.01%、O≤0.006%、C≤0.0018%，余量为Fe及不可避免的杂质；铁损P1.0/400为7.78～9.62W/kg，P0.2/5000为11.92～24.23W/kg，磁感B8为1.34～1.36T；其制备步骤：
1）采用常规方法冶炼，出钢后进行铸轧，将温度为1480～1550℃的钢液在防氧化气氛保护下浇铸到同步等径双辊铸轧机中，并控制铸轧速度在25～50m/min，铸轧后的板坯厚度在1.8 ~3.0mm；铸坯的组分及重量百分比含量为：Si:6.64～7.0%、N≤0.0012%、S≤0.001%、P≤0.01%、O≤0.006%、C≤0.0018%，余量为Fe及不可避免的杂质；
2）进行热轧，在防氧化气氛保护下进行热轧，热轧加热温度为900~1200℃；并控制首道次压下率不小于20%，其余各道次压下率在8%~15%，总压下率不低于60%，轧后厚度在0.8mm~1.0mm；
3）进行温轧，在防氧化气氛保护下进行温轧，加热温度在450～700℃，并控制各道次压下率在3～20%，总压下率控制在45~70%，温轧后薄带厚度再0.30mm~0.45mm；
4）进行冷轧，冷轧温度为120℃~200℃，各道次压下量控制在1～10%，最终冷轧薄带厚度为0.10mm~0.30mm；
5） 进行酸洗，控制酸洗温度在60~90℃，酸洗液的质量浓度为8~20%，酸洗时间在1~10min；
6）进行连续退火：加热段温度控制在1000～1150℃，并使钢带停留20～60s；控制均热段温度在800～950℃，钢带停留时间在3～10min；保护气体为N2及H2的混合气，其中H2比例控制在不低于25%，或全H2，炉内气体露点控制在-30～20℃。
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Address before: 430080 Wuhan, Hubei Friendship Road, No. 999, Wuchang

Applicant before: Wuhan Iron & Steel (Group) Corp.

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