CN110042310A - 高效无取向硅钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种高效无取向硅钢及其制备方法，高效无取向硅钢化学成分质量百分比包括：C≤0.005％、Si 1.0‑2.0％、Als 0.2‑0.8％、Mn 0.25‑0.8％、Sn 0.01‑0.05％、P≤0.02％、S≤0.0040％、N≤0.0020％、Nb≤0.0020％、V≤0.0020％、Ti≤0.0020％，其余为Fe以及不可避免的杂质。本发明的优点在于通过炼钢严格的成分控制，保证成品杂质元素达到目标要求，并通过热轧平整、高温常化、冷轧前感应加热，退火快速升温，低温长时间保温工艺得到高效无取向硅钢，成品铁损P1.5/50≤3.2W/kg，磁感B50≥1.73T。

Description

高效无取向硅钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种高效无取向硅钢及其制备方法。
背景技术
无取向硅钢是制造各类电机铁芯的重要磁性材料，广泛应用于各类家电压缩机和工业电机。近年来，随着电机能耗不断升级，对硅钢磁性能要求也不断提高，希望得到高磁感的同时，铁损更低的高效无取向硅钢。
目前国内各大钢厂对低铁损、高磁感的高效无取向硅钢也有了很多相关报道。专利公开号为CN106702260A的文献《一种高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法》，该方法生产的高磁感低铁损无取向硅钢的成分组成为：C：0.015～0.070％，Si：2.0～3.0％，Mn：0.15～0.50％，P≤0.02％，S≤0.0020％，N≤0.0025％，Als≤0.01％，Sn或Sb或(Sn/2+Sb)：0.03～0.20％，Ti≤0.0010％，Nb≤0.0020％，V≤0.0020％。生产方法：冶炼并连铸成板坯；将板坯加热；热轧；卷取；常化；经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度；脱碳退火；连续退火；常规冷却、涂层及精整，并待用。生产的成品厚度为0.35mm，铁损P1.5/50≤2.1W/kg，磁感B5000≥1.74T。该专利主要采用高碳成分设计，扩大γ相区，进而增大氮的固溶量，抑制AlN质点的析出。并在退火过程中进行脱碳处理。该发明针对的硅钢在热轧时有奥氏体到铁素体相变发生，但如硅钢在热轧过程无奥氏体到铁素体相变过程。该专利方法的原理则无法适用。
专利公开号为CN102634729A文献《一种低铁损高磁感高牌号无取向硅钢的制备》，该方法的适用的钢种成分为：C≤0.005％，Si：3.0～3.4％，Mn：0.25～0.40％，N≤0.004％，Al：0.5～0.8％，Sn：0.05～0.09％，Ca:0.001～0.003％，其余成分为Fe和不可避免的杂质。铸造得到的铸坯经热轧、常化(温度850～890℃，保温时间4.5～5.5分钟)、一次冷轧至0.80mm、中间退火工艺为850～870℃，接着进行二次冷轧至0.35mm，最后成品退火并涂布绝缘涂层，制成成品。成品铁损P1.5/50为2.221～2.242W/kg，B5000为1.708～1.712T。该专利方法主要采用二次轧制，生产成本较高。
专利公开号为CN108277433A文献《一种新型冷轧高牌号无取向电工钢及其生产方法》，该方法的生产的无取向电工钢成分为：C≤0.003％，Si：2.90～3.00％，Mn：0.10～0.15％，P≤0.02％，Als：0.91～0.96％，S≤0.003％，N≤0.003％，Ti≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。通过钢水连续浇铸成板坯-板坯冷却后进入热轧加热炉加热-热轧-平整-常化酸洗-冷轧-退火-涂层工艺生产得到。所得电工钢成品的磁性能铁损P1.5/50≤2.50W/kg，磁感B5000≥1.68T，磁各项异性≤10％。该方法生产的硅含量较高Si：2.90～3.00％，如通过平整后常化温度为850～870℃，常化温度较低，难以保证得到均匀且粗大的铁素体组织。且由于热轧卷晶粒粗大，冷轧时极易发生断带事故。此外，该发明退火温度为980～1000℃，退火温度过高，导致先前热轧粗大铁素体晶粒难以遗传至成品晶粒组织中，最终成品晶粒尺寸和热轧未平整晶粒尺寸相近。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效无取向硅钢及其制备方法，通过炼钢严格的成分控制，保证成品杂质元素达到目标要求，并通过热轧平整、高温常化、冷轧前感应加热，退火快速升温，低温长时间保温工艺得到高效无取向硅钢，成品铁损P1.5/50≤3.2W/kg，磁感B50≥1.73T。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
本申请实施例公开了一种高效无取向硅钢，其化学成分质量百分比包括：C≤0.005％、Si 1.0-2.0％、Als 0.2-0.8％、Mn 0.25-0.8％、Sn 0.01-0.05％、P≤0.02％、S≤0.0040％、N≤0.0020％、Nb≤0.0020％、V≤0.0020％、Ti≤0.0020％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
相应的，还公开了一种高效无取向硅钢的制备方法，依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度大于300℃，热轧加热炉均热温度1050-1160℃，保温时间大于180min；
S6热连轧，步骤S5加热后的板坯依次经粗轧、精轧后形成热卷，所述粗轧出口温度控制为950-1050℃，所述精轧最终温度控制为840～900℃；
S7平整，所述热卷冷却至室温后，经平整机平整，平整轧制力为2000-5000kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为880-980℃，均热时间3-5min，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温，升温速率大于100℃/s，退火均热温度为850-920℃，均热保温时间为2min，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S2转炉炼钢中，铁水转入量为195±2吨，并使用清洁废钢。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S4连铸中，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例大于60％，连铸坯厚度为220mm。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S6热连轧中，板坯经两机架所述粗轧成35mm中间坯，所述中间坯经七机架所述精轧成2-2.7mm所述热卷。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S7平整中，所述平整机为四辊单机架平整机。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S8常化抛丸处理后，热卷全厚度为粗大且均匀的铁素体晶粒，平均晶粒尺寸为400-600μm。
优选的，在上述高效无取向硅钢的制备方法中，步骤S9酸洗冷轧中，所述冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为70-120℃。
本发明有益效果至少在于：
(1)通过炼钢工艺流程严格控制带钢杂质元素含量，保证成品晶粒能充分长大，进而降低铁损；
(2)基于应力诱导铁素体长大原理，利用热轧平整后常化得到粗大铁素体晶粒；
(3)冷轧前采用感应加热，降低由于粗大铁素体晶粒带来的断带风险；
(4)退火时采用电磁感应快速加热，保证带钢有利织构尽可能保留，进而提高成品磁性能，成品铁损P1.5/50≤3.2W/kg，磁感B50≥1.73T。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将采用4个实施例做示例性说明，4个实施例中化学成分质量百分比不同，工艺参数也不同，但都属于本发明技术工艺。
实施例1
实施例1中高效无取向硅钢中化学成分按质量百分比包括：C 0.0025％、Si1.1％、Als 0.3％、Mn 0.5％、Sn 0.03％、P 0.012％、S 0.0025％、N 0.0018％、Nb0.0010％、V 0.0008％、Ti 0.0007％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
实施例1中生产流程依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例为65％，连铸坯厚度为220mm；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度为350℃，热轧加热炉均热温度1130℃，保温时间为190min；
S6热连轧，板坯经两机架粗轧成35mm中间坯，中间坯经七机架精轧成2.5mm热卷，粗轧出口温度控制为980℃，精轧最终温度控制为850℃，后经层流冷却卷取，卷取温度600℃；
S7平整，热卷冷却至室温后，经四辊单机架平整机平整，平整轧制力为2000kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为900℃，均热时间4min，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷，冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为70℃，降低冷轧过程中出现断带风险；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温至850℃，升温速率100℃/s，退火均热温度为850℃，均热保温时间为2min，退火时露点为-10℃，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
普通明火加热升温只有20℃/s，而辐射管加热升温速率只有10℃/s，通过感应加热不仅升温速率快，同时能保证{100}和{110}低储存能的织构在退火过程中尽可能保留下来，进而使得成品磁感大幅提高，较低温度退火也是为了{100}和{110}低储存能织构尽可能保留。
经上述制备的效无取向硅钢，经测试，平均晶粒尺寸为75μm，成品铁损P1.5/50为3.18W/kg，磁感B50为1.732T。
实施例2
实施例2中高效无取向硅钢中化学成分按质量百分比包括：C 0.0025％、Si1.5％、Als 0.5％、Mn 0.54％、Sn 0.03％、P 0.012％、S 0.0018％、N 0.0012％、Nb0.0004％、V 0.0010％、Ti 0.0005％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
实施例2中生产流程依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例为63％，连铸坯厚度为220mm；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度为350℃，热轧加热炉均热温度1130℃，保温时间为190min；
S6热连轧，板坯经两机架粗轧成35mm中间坯，中间坯经七机架精轧成2.3mm热卷，粗轧出口温度控制为970℃，精轧最终温度控制为860℃，后经层流冷却卷取，卷取温度620℃；
S7平整，热卷冷却至室温后，经四辊单机架平整机平整，平整轧制力为3800kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为950℃，均热时间5min，常化抛丸处理后，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷，冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为85℃，降低冷轧过程中出现断带风险；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温至850℃，升温速率110℃/s，退火均热温度为880℃，均热保温时间为2min，退火时露点为-20℃，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
经上述制备的效无取向硅钢，经测试，平均晶粒尺寸为90μm，成品铁损P1.5/50为3.07W/kg，磁感B50为1.738T。
实施例3
实施例3中高效无取向硅钢中化学成分按质量百分比包括：C 0.0018％、Si1.8％、Als 0.6％、Mn 0.4％、Sn 0.04％、P 0.018％、S 0.0016％、N 0.0014％、Nb0.0012％、V 0.0008％、Ti 0.0007％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
实施例3中生产流程依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例为65％，连铸坯厚度为220mm；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度为350℃，热轧加热炉均热温度1120℃，保温时间为185min；
S6热连轧，板坯经两机架粗轧成35mm中间坯，中间坯经七机架精轧成2.3mm热卷，粗轧出口温度控制为980℃，精轧最终温度控制为885℃，后经层流冷却卷取，卷取温度600℃；
S7平整，热卷冷却至室温后，经四辊单机架平整机平整，平整轧制力为4500kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为950℃，均热时间4min，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷，冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为100℃，降低冷轧过程中出现断带风险；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温至900℃，升温速率120℃/s，退火均热温度为900℃，均热保温时间为2min，退火时露点为-25℃，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
经上述制备的效无取向硅钢，经测试，平均晶粒尺寸为120μm，成品铁损P1.5/50为2.95W/kg，磁感B50为1.737T。
实施例4
实施例4中高效无取向硅钢中化学成分按质量百分比包括：C 0.0018％、Si2.0％、Als 0.6％、Mn 0.7％、Sn 0.03％、P 0.014％、S 0.0019％、N 0.0013％、Nb0.0010％、V 0.0015％、Ti 0.0007％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
实施例4中生产流程依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例为65％，连铸坯厚度为220mm；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度为350℃，热轧加热炉均热温度1120℃，保温时间为185min；
S6热连轧，板坯经两机架粗轧成35mm中间坯，中间坯经七机架精轧成2.3mm热卷，粗轧出口温度控制为980℃，精轧最终温度控制为880℃，后经层流冷却卷取，卷取温度600℃；
S7平整，热卷冷却至室温后，经四辊单机架平整机平整，平整轧制力为5000kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为950℃，均热时间4min，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷，冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为120℃，降低冷轧过程中出现断带风险；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温至920℃，升温速率120℃/s，退火均热温度为920℃，均热保温时间为2min，退火时露点为-40℃，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
经上述制备的效无取向硅钢，经测试，平均晶粒尺寸为158μm，成品铁损P1.5/50为2.83W/kg，磁感B50为1.732T。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效无取向硅钢，其特征在于，其化学成分质量百分比包括：C ≤0.005％、Si1.0-2.0％、Als 0.2-0.8％、Mn 0.25-0.8％、Sn 0.01-0.05％、P≤0.02％、S≤0.0040％、N≤0.0020％、Nb≤0.0020％、V≤0.0020％、Ti≤0.0020％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1铁水KR脱硫，使用的铁水中S含量≤0.040％，Nb含量≤0.005％，V含量≤0.06％，Ti含量≤0.10％，并且温度≥1330℃，经KR脱硫后铁水中S含量≤0.0020％，并且温度≥1300℃；
S2转炉炼钢，出钢温度为1665±15℃，转炉终点C含量为0.03-0.06％，S含量≤0.0025％；
S3 RH真空精炼，出钢温度为1584±5℃；
S4连铸；
S5板坯加热，步骤S4连铸后的连铸坯进热轧加热炉的温度大于300℃，热轧加热炉均热温度1050-1160℃，保温时间大于180min；
S6热连轧，步骤S5加热后的板坯依次经粗轧、精轧后形成热卷，所述粗轧出口温度控制为950-1050℃，所述精轧最终温度控制为840～900℃；
S7平整，所述热卷冷却至室温后，经平整机平整，平整轧制力为2000-5000kN；
S8常化抛丸处理，常化均热段温度为880-980℃，均热时间3-5min，常化后热卷经机械抛丸处理；
S9酸洗冷轧，常化后热卷经连续式酸洗、五机架连轧得到冷轧卷；
S10退火涂层，在连续卧式退火炉中退火，退火炉升温采用电磁感应加热升温，升温速率大于100℃/s，退火均热温度为850-920℃，均热保温时间为2min，退火带钢经绝缘涂层后至成品。
3.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S2转炉炼钢中，铁水转入量为195±2吨，并使用清洁废钢。
4.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S4连铸中，采用结晶器电磁搅拌，连铸坯等轴晶比例大于60％，连铸坯厚度为220mm。
5.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S6热连轧中，板坯经两机架所述粗轧成35mm中间坯，所述中间坯经七机架所述精轧成2-2.7mm所述热卷。
6.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S7平整中，所述平整机为四辊单机架平整机。
7.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S8常化抛丸处理后，热卷全厚度为粗大且均匀的铁素体晶粒，平均晶粒尺寸为400-600μm。
8.根据权利要求2所述的高效无取向硅钢的制备方法，其特征在于，步骤S9酸洗冷轧中，所述冷轧卷厚度为0.5mm，冷轧前带钢经电磁感应加热，温度控制为70-120℃。
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