CN108018485B - 生产退火板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种退火板，其化学成分质量百分比为：0＜C≤0.004％、0.1％≤Si≤3.5％、0.1％≤Mn≤1.2％、0.1％≤Al≤1.0％、0＜S≤0.01％、Ti≤0.004％、Nb≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种生产退火板的方法。本发明通过提供一种生产退火板的方法，解决了现有技术中退火板磁性能低和表面质量不稳定的技术问题，使得生产的退火板磁性能和力学性能优良、表面质量稳定。

Description

生产退火板的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种生产退火板的方法。
背景技术
随着无取向电工钢市场竞争越来越激烈，各大钢厂一直在稳步提升产品性能，产品售价越来越低，所以怎样能够以最低的生产成本制造出性能最优化的硅钢产品是各大钢厂的共同目标。
长久以来，无取向硅钢一直采用氮氢保护气添加水蒸气后通入炉内对退火板进行连续退火，其主要目的为脱碳、促进晶粒均质化、在带钢表面形成一定厚度的氧化膜以保证后续涂层质量。从而保证无取向硅钢的磁性能、力学性能、涂层性能和表面质量。而无取向硅钢最重要的便是其磁性能，其与脱碳效果、晶粒尺寸、表层氧化膜厚度，涂层质量都有直接的关系。故其退火工艺的变化有着牵一发而动全身的功效。
但氮氢保护气工艺也有着其先天的不足之处；其一，因炉内气氛中氢气和水蒸气浓度控制存在瓶颈，带钢表面氧化层厚度不稳定，造成宏观上表面颜色异常或氧化层过厚涂层效果不佳，且带钢磁性能低。其二，需要使用大量氮气和水蒸气，耗费大量的能源和成本。其三，炉内高温加氢气后增加了退火炉的安全隐患，稍有不慎便会引起爆燃或爆炸。
发明内容
本申请实施例通过提供一种生产退火板的方法，解决了现有技术中退火板磁性能低和表面质量不稳定的技术问题，使得生产的退火板磁性能和力学性能优良、表面质量稳定。
为解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种退火板，其化学成分质量百分比为：
0＜C≤0.004％、0.1％≤Si≤3.5％、0.1％≤Mn≤1.2％、0.1％≤Al≤1.0％、0＜S≤0.01％、Ti≤0.004％、Nb≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明另一方面还提供了一种生产上述退火板的方法，包括：
将铁水预处理后，经过转炉冶炼、LF精炼、连铸获得板坯；
将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
将所述热轧板进行冷却后卷取成热轧卷；
将所述热轧卷进行常化酸洗、冷连轧后获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经退火、涂层后获得成品，所述退火采用四段式退火炉，且采用纯氮气保护气份对所述冷硬卷进行退火。
进一步地，所述四段式退火炉中，第一段退火炉炉温控制在500-800℃，氮气通入量为0-350m3/h，第二段退火炉炉温控制在700-1000℃，氮气通入量为50-400m3/h，第三段退火炉炉温控制在750-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h，第四段退火炉炉温控制在800-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h。
进一步地，所述第一段退火炉和所述第三段退火炉采用耐热钢U型辐射管进行加热，所述第二段退火炉和所述第四段退火炉采用电阻带方式进行加热，所述第一段退火炉的加热速率大于30℃/s，所述第二段退火炉的加热速率大于等于20℃/s，所述第三段退火炉的加热速率大于等于10℃/S，所述第四段退火炉处于均热状态，加热速率小于5℃/S。
进一步地，通入所述氮气的露点要求＜-50℃。
进一步地，所述氮气的通入模式为从退火炉两侧炉墙开孔，每个炉段沿炉长方向上均匀设有2-4个氮气通入孔，所述通入孔对称设置在所述退火炉两侧。
进一步地，经过退火后的所述冷硬卷表面有氧化层，所述氧化层的厚度为5-10μm，所述氧化层的成分包括四氧化三铁和氧化亚铁。
进一步地，所述板坯的加热温度控制在1000℃～1280℃。
进一步地，所述板坯的终轧温度不低于700℃，所述热轧板的厚度为控制在1.5-3.0mm，所述热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在5～70℃/s。
进一步地，所述热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在800-1000℃，时间控制在20～108s。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请通过采用四段式退火炉进行退火，有利于优化退火板的磁性能和提高涂层附着性。
2、本申请通过采用纯氮气保护气份对冷硬卷进行退火，能够有效避免氢气泄露带来的系列的职业健康和环境的危害，不需要使用氢气和水蒸气，能够有效降低无取向硅钢退火板的退火成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种生产退火板的方法的流程框图。
具体实施方式
本申请针对现有氮氢保护气退火工艺技术的不足，提供一种生产退火板的方法，其特点是使获得的无取向硅钢退火板成品钢卷磁性能优良且表面质量稳定，尤其适用于制造高磁感低铁损无取向硅钢产品。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本发明实施例提供了一种退火板，其化学成分质量百分比为：
0＜C≤0.004％、0.1％≤Si≤3.5％、0.1％≤Mn≤1.2％、0.1％≤Al≤1.0％、0＜S≤0.01％、Ti≤0.004％、Nb≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，C元素作为硅钢中的间隙原子，易于造成碳化物的析出，进而伤害钢板性能，本发明中碳含量选取碳含量的为在合理范围内选取最低的碳含量达到尽可能少的伤害钢板性能；
Si和Al作为硅钢中的主要成分，其含量的增加能够降低钢板的饱和磁感应强度，影响到钢板的磁感值；
Mn和S元素会在硅钢中形成第二相粒子，其主要表现在冷轧后的再结晶过程中对晶粒长大的影响，退火板中弥散的析出会阻碍退火过程中再结晶晶粒的长大，并导致细晶组织，从而使铁损增加，有时也会阻碍有利织构组分的强化，并使磁感下降；但Mn成分含量能够有效提升硅钢的屈服强度，故保障Mn含量在一定的合理范围内是必要的；
其余元素都是硅钢中的有害组分，其含量的增加同样会增加第二相粒子的增加进而影响成品的铁损和磁感，故需要在合理的范围内，尽量低。
如图1所示，本发明实施例还提供了一种生产退火板的方法，包括：
步骤S1：将铁水预处理后，经过转炉冶炼、LF精炼、连铸获得板坯；
步骤S2：将板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
步骤S3：将热轧板进行冷却后卷取成热轧卷；
步骤S4：将热轧卷进行常化酸洗、冷连轧后获得冷硬卷；
步骤S5：将冷硬卷经退火、涂层后获得成品，退火采用四段式退火炉，且采用纯氮气保护气份对冷硬卷进行退火。涂层涂覆的是半有机涂层。
其中，因热轧加热温度决定了钢中MnS和AlN等析出物固溶程度，固溶后，在热轧过程中由于固溶度随钢板温度降低而下降，又以细小弥散状析出而阻碍退火时晶粒长大、粗化，{111}组分增多，磁性能变坏。而温度过高时可以使带钢表面氧化铁皮熔化，热轧时不易脱落导致热轧表面缺陷增多，以后冷轧时易产生脱皮现象，本申请为了获得更好的磁性能，首先将板坯的加热温度控制在1000℃～1280℃。
为了使得成品硅钢获得更好的磁性能，终轧温度高则卷取温度也高，与之对应的热轧板晶粒也大，进而遗传性的使得最终成品的磁性能变好。本申请实施例进一步将板坯的终轧温度控制在不低于700℃，热轧板的厚度控制在1.5-3.0mm，热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在5～70℃/s。
为了使热轧板组织更均匀，使再结晶晶粒增多，防止瓦垅状缺陷。同时使晶粒和析出物粗化，加强{100}和{110}组分以及减弱{111}组分，使磁性能明显提高。本申请实施例中热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在800-1000℃，时间控制在20～108s。
然后本申请实施例对退火工艺进行严格控制，四段式退火炉中，第一段退火炉炉温控制在500-800℃，氮气通入量为0-350m3/h，第二段退火炉炉温控制在700-1000℃，氮气通入量为50-400m3/h，第三段退火炉炉温控制在750-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h，第四段退火炉炉温控制在800-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h。本申请通过采用四段式退火炉，进行两段式退火，第一段退火炉目的在于将带钢板温加热到第一均热温度，在第二段退火炉进行低升温速率的均热模式，消除轧制应力的同时使得轧制后的纤维组织得到回复，并使晶粒粗化。第三段退火炉用于将板温加热到第二均热温度，并利用第四段退火炉进行短时间均热，加强{100}和{110}组分以及减弱{111}组分的同时不至于使晶粒长的过大。
在进行退火时，为了减少带钢表面的氧化，防止形成内氧化层和内氮化层，通入氮气的露点要求＜-50℃。氮气的通入模式为从退火炉两侧炉墙开孔，每个炉段沿炉长方向上均匀设有2-4个氮气通入孔，通入孔对称设置在退火炉两侧。
而为了在合理的区间内，尽可能快提升带钢板温，在缩短炉长的同时，使得带钢在退火炉内的均热时间充分，进而达到晶粒粗化和强化有利织构的目的。本申请实施例中第一段退火炉和第三段退火炉采用耐热钢U型辐射管进行加热，第二段退火炉和第四段退火炉采用电阻带方式进行加热，第一段退火炉的加热速率大于30℃/s，第二段退火炉的加热速率大于等于20℃/s，第三段退火炉的加热速率大于等于10℃/S，第四段退火炉处于均热状态，加热速率小于5℃/S。
为了保证退火炉运行稳定的同时，尽可能的减小退火炉的张力要求，从而保证磁各向异性最小，本申请实施例通过将四段式退火炉入口张力控制为2-7N/mm2，四段式退火炉出口张力控制为5-10N/mm2，通过调整退火炉内各段间的隔断开度，调整退火炉内气氛流通，进而调整退火炉内气氛露点，使退火炉内气氛露点低于-40℃。使用低露点的目的在于减少带钢表面的氧化，防止形成内氧化层和内氮化层。
最后机组的运行速度根据退火炉的硬件设计而定，目的在于保证退火炉第二、第四段的均热时间，进而达到优化磁性能的目的。本申请实施例中机组工艺段带钢运行速度要求在80-120mpm。
经过退火后的冷硬卷表面有氧化层，氧化层的厚度为5-10μm，氧化层的成分包括四氧化三铁和氧化亚铁,此氧化层更有利于优化带钢磁性能和提高涂层附着性。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请通过采用四段式退火炉进行退火，有利于优化退火板的磁性能和提高涂层附着性。
2、本申请通过采用纯氮气保护气份对冷硬卷进行退火，能够有效避免氢气泄露带来的系列的职业健康和环境的危害，不需要使用氢气和水蒸气，能够有效降低无取向硅钢退火板的退火成本。
实施例二
本实施例提供的是一种具0.35mm厚度规格的退火板，本申请产品实施例与对比例的成分如表1所示。
表1
本申请产品实施例与对比例的的主要工艺参数列表如表2所示。
表2
其中，对比例是以氮氢保护气(50～85％氮气加10～40％氢气加5～10％水蒸气)为通入炉内介质，本申请实施例均是以99.99％纯氮气为介质通入炉内作为保护气。板坯的加热温度控制在1200℃。板坯的终轧温度不低于750℃，热轧板的厚度为控制在2.0mm，热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在55℃/s。热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在890℃，时间控制在98s。最后获得的本申请实施例产品与对比例产品的性能如表3所示。
表3
从表1至表3可以看出，采用本发明方法规定的退火炉氮气露点、退火炉各段氮气流量、退火炉加热制度、退火炉前后张力、退火炉内各段露点控制、原料退火板C含量、机组运行速度，生产出的无取向硅钢磁性能优良，且稳定性好。而对比例采用本发明范围外的技术参数，产品磁性能和稳定性均较差。
实施例三
本实施例与实施例二的不同之处在于，本实施例提供的是一种具0.38mm厚度规格的退火板，本申请产品实施例与对比例的成分如表4所示。
表4
序列 C Si Mn Al S Ti Nb
1 0.0001 3.05 0.1 0.9 0.001 0.001 0.001
其中，板坯的加热温度控制在1150℃。板坯的终轧温度不低于860℃，热轧板的厚度为控制在2.5mm，热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在28℃/s。热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在900℃，时间控制在79s。其余地方与实施例二完全一致。
实施例四
本实施例与实施例二的不同之处在于，本实施例提供的是一种具0.38mm厚度规格的退火板，本申请产品实施例与对比例的成分如表5所示。
表5
序列 C Si Mn Al S Ti Nb
1 0.003 3.45 0.5 0.7 0.002 0.0008 0.0009
板坯的加热温度控制在1130℃。板坯的终轧温度不低于900℃，热轧板的厚度为控制在1.8mm，热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在38℃/s。热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在970℃，时间控制在67s。其余地方与实施例二完全一致。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种生产退火板的方法，其特征在于，包括：
将铁水预处理后，经过转炉冶炼、LF精炼、连铸获得板坯，所述板坯的化学成分质量百分比为：0＜C≤0.004％、0.1％≤Si≤3.5％、0.1％≤Mn≤1.2％、0.1％≤Al≤1.0％、0＜S≤0.01％、Ti≤0.004％、Nb≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质；
将所述板坯进行加热后，再经过粗轧、精轧获得热轧板；
将所述热轧板进行冷却后卷取成热轧卷；
将所述热轧卷进行常化酸洗、冷连轧后获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经退火、涂层后获得成品，所述退火采用四段式退火炉，且采用纯氮气保护气份对所述冷硬卷进行退火，所述四段式退火炉中，第一段退火炉炉温控制在500-800℃，氮气通入量为0-350m3/h，第二段退火炉炉温控制在700-1000℃，氮气通入量为50-400m3/h，第三段退火炉炉温控制在750-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h，第四段退火炉炉温控制在800-1100℃，氮气通入量为0-300m3/h。
2.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
所述第一段退火炉和所述第三段退火炉采用耐热钢U型辐射管进行加热，所述第二段退火炉和所述第四段退火炉采用电阻带方式进行加热，所述第一段退火炉的加热速率大于30℃/s，所述第二段退火炉的加热速率大于等于20℃/s，所述第三段退火炉的加热速率大于等于10℃/S，所述第四段退火炉处于均热状态，加热速率小于5℃/S。
3.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
通入所述氮气的露点要求＜-50℃。
4.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
所述氮气的通入模式为从退火炉两侧炉墙开孔，每个炉段沿炉长方向上均匀设有2-4个氮气通入孔，所述通入孔对称设置在所述退火炉两侧。
5.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
经过退火后的所述冷硬卷表面有氧化层，所述氧化层的厚度为5-10μm，所述氧化层的成分包括四氧化三铁和氧化亚铁。
6.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
所述板坯的加热温度控制在1000℃～1280℃。
7.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
所述板坯的终轧温度不低于700℃，所述热轧板的厚度为控制在1.5-3.0mm，所述热轧板在进行冷却时的冷却速度控制在5～70℃/s。
8.如权利要求1所述的生产退火板的方法，其特征在于：
所述热轧卷在进行常化酸洗时，采用常化温度控制在800-1000℃，时间控制在20～108s。
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