CN111748740A - 一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢，包括C≤0.003％、Si、Mn、Al、S、N、P、Ti、V、Nb，其它为Fe及不可避免的夹杂，且同时满足Si+Al≥3.0％。生产方法，其步骤如下：采用洁净钢的冶炼方法进行冶炼，并连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，通过连铸工艺的调整使铸坯中的柱状晶率控制在50‑80％；将连铸坯加热保温后进行粗轧，粗轧总压下量≥90％，粗轧首道次压下量≥40％，进行卷取；进行常化并保温；经酸洗后进行冷轧；采用连续退火炉进行再结晶退火并保温；涂层。提高热轧中的粗轧压下量，以及冷轧过程中前两道次的压下量，减少冷轧道次，达到改善成品磁性、保证表面质量的效果。

Description

一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及无取向硅钢的生产技术领域，尤其涉及一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢及其生产方法。

背景技术

无取向电工钢广泛用于马达及变压器等的铁芯材料。近年来，从节能的观点出发，强烈要求提高各种电器的效率，而作为用于这些电器的马达和变压器的铁芯材料，期望得到更低的铁损和更高的磁感。

电工钢中的柱状晶是连铸坯中普遍存在的、能提供强立方取向的初始组织，其特有的大比例{100}织构有利于无取向硅钢的磁性能，但会产生表面瓦楞缺陷。

瓦楞状是无取向硅钢常见的表面缺陷，其机理为：板坯中的等轴晶率较低，而柱状晶粗大、发达，柱状晶生长方向<001>，该方向为(001)法向，也是热流梯度最大方向，这样在热轧过程中，粗大的柱状晶因动态回复和再结晶缓慢而不能彻底破碎，而板坯柱状晶极易沿热流方向长大，并形成具有一定取向关系的粗大柱状晶，造成轧制过程中的不均匀变形，热轧结束后板厚中心主要是纤维组织，并在后续工序中无奥氏体与铁素体相变，以后的冷轧和退火过程中难以再结晶，使得组织均匀性无法消除，遗传至成品，最终形成凸凹不平的瓦楞状缺陷，该缺陷能显著降低成品带钢的叠片系数，导致成品带钢磁性变坏和绝缘膜层间电阻降低，进而降低终端产品的使用性能和寿命，因此，绝大多数用户都明确要求，不允许成品带钢存在瓦楞状缺陷。

传统的治理瓦楞状缺陷方法主要有以下几种：

(1)采用电磁搅拌，提高板坯等轴晶率，例如日本专利，昭49-39526，此法的主要缺点是搅拌效果取决于钢中硅含量、电磁搅拌次数，生产成本也很高，甚至需要采用二次或以上电磁搅拌，并严格控制钢液凝固效果，这种方法效果好，但是增加了设备投资，也难以实现，实际上生产中很少使用。

(2)增加钢中碳、猛含量，降低热轧相变温度，例如日本专利昭48-49617，中国专利，CN101275198，CN1548569，CN101139681等，此法的主要缺点是，以后退火要脱碳，容易产生内氧化层和内氮化层，恶化钢的磁性，且高牌号无取向硅钢热轧过程中一般无相变。

(3)采用低温浇铸，提高板坯等轴晶率，例如日本专利昭53-14609，平2-192853，此法的主要缺点是，要求钢液过热度范围很窄，难以有效控制，同时也影响连铸正常操作。

(4)采用常化处理，使热轧板中的再结晶率增多，防止出现瓦楞状缺陷。

(5)二次冷轧法，文献《无取向硅钢组织结构和化学成分对磁性能影响及生产工艺控制》指出，对于高牌号无取向硅钢，如果没有常化工序，可采用二次冷轧法，二次冷轧法，包括两种工艺：一是临界变形冷轧，二是二次中等压下率冷轧，由于二者较一次冷轧法多进行了一次中间再结晶退火，使得成品均成等轴晶状，且均匀一致，可有效消除瓦楞状缺陷，其缺点是生产工序增多，成本增加。

目前针对瓦楞状缺陷的控制方法多针对炼钢及连铸工序，提高等轴晶率降低柱状晶比例(目前高牌号无取向硅钢铸坯中的等轴晶率大多在60％以上)，普遍存在设备要求高，生产成本高的问题，另一方面铸坯中柱状晶对应的{100}织构的具有很强的遗传性，对成品磁性有利，在钢水的连铸过程中采取电磁搅拌后，连铸坯中柱状晶比例大幅度减少，对成品中有利织构的形成不利，从而恶化成品磁性，特别是对要求铁损更低的Si+Al≥3.0％的无取向硅钢，如果取消连铸过程中的电磁搅拌并通过特殊的工艺手段尽可能使铸坯中的{100}织构得以保留至成品中，同时控制好成品表面瓦楞状缺陷的产生，就可以得到磁性能更为优异且表面无瓦楞状缺陷的无取向电工钢，这就是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢及其生产方法，以克服上述现有技术中的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢，各成分的质量百分比为：

C≤0.003％、Si＞2.0％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.1～1.5％、S≤0.0020％、N≤0.0030％、P≤0.05％、Ti≤0.005％、V≤0.004％、Nb≤0.004％，其它为Fe及不可避免的夹杂，且满足Si+Al≥3.0％。

一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢的生产方法，其步骤如下：

采用洁净钢的冶炼方法进行冶炼，并连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，通过连铸工艺调整使铸坯中的柱状晶率控制在50～80％；

将连铸坯加热保温后进行粗轧，粗轧总压下量≥90％，粗轧首道次压下量≥40％，接着精轧到1.8-2.2mm，进行卷取；

进行常化并保温；

经酸洗后进行冷轧，0.50mm及以上成品厚度：轧制道次小于等于3次，首道次压下量≥50％；0.35mm及以下成品厚度：轧制道次小于等于4次，前两道次压下量≥70％；

采用连续退火炉进行再结晶退火并保温；

涂层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

针对铁损要求更低的Si+Al≥3.0％的高牌号无取向硅钢，本发明取消了电磁搅拌这一工序以提高铸坯中的柱状晶率，同时提高热轧中的粗轧压下量，以及冷轧过程中前两道次的压下量，减少冷轧道次，达到既能改善成品磁性又能保证表面质量的效果，即消除了因柱状晶比例过高所造成的成品表面的瓦楞状缺陷，同时也降低了生产成本。

其机理如下：

柱状晶对应的{100}织构的具有很强的遗传性，对成品磁性有利，取消电磁搅拌最大程度上保留了铸坯中的柱状晶，铸坯热轧过程中心部应变量最小、应变类型最“简单”，其储能最低，再结晶驱动力最小，其对应的条带状组织不易发生再结晶，铸坯靠近表层的柱状晶和热轧板中心层的大量条带状旋转立方形变纤维正是最终成品瓦楞缺陷的根源在，柱状晶组织发生动态再结晶的形变量高于等轴晶组织，热轧时提高粗轧总压下量特别是首道次采用大压下量可以提高板坯表层及次表层承受的附加切应力，从而提高动态形变储能，同时借助大压下量粗轧的形变高温可有效促进有效条带状组织和柱状晶组织的动态回复与再结晶，从而消除条带状组织和柱状晶的不利影响，同时经高温卷取后热轧板表层附近往往会形成等轴静态再结晶晶粒组织，等轴粗大的再结晶晶粒易造成后续冷轧过程中的剪切带变形，并在非{111}晶粒中孕育出形成有利织构的再结晶核，退火后形成较强的{001}〈110〉织构，促进成品磁性能的改善。

常化后的冷轧时，最大限度地提高前两道次的压下率并减少道次，借助每道次巨大剪切应力有利于柱状晶粒的破碎,有利于内部滑移系统的开动,使组织变形均匀，促使冷轧板中心形成更多储能高的剪切带，促进再结晶晶粒在剪切带内形核，有助于在成品退火中通过完全再结晶去除瓦楞缺陷，同时由于剪切带有很高的储能,再结晶晶粒优先在剪切带内形核.而剪切带内更易形成Goss织构成品，退火后也越容易得到锋锐的接近{100}〈110〉的织构，从而改善成品磁性。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢，各成分的质量百分比为：

C≤0.003％、Si＞2.0％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.1～1.5％、S≤0.0020％、N≤0.0030％、P≤0.05％、Ti≤0.005％、V≤0.004％、Nb≤0.004％，其它为Fe及不可避免的夹杂，且满足Si+Al≥3.0％。

一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢的生产方法，其步骤如下：

采用洁净钢的冶炼方法进行冶炼，并连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，通过连铸工艺调整使铸坯中的柱状晶率控制在50～80％；

将连铸坯加热保温后进行粗轧，粗轧总压下量≥90％，粗轧首道次压下量≥40％，接着精轧到1.8-2.2mm，进行卷取；

进行常化并保温；

经酸洗后进行冷轧，0.50mm及以上成品厚度：轧制道次小于等于3次，首道次压下量≥50％；0.35mm及以下成品厚度：轧制道次小于等于4次，前两道次压下量≥70％；

采用连续退火炉进行再结晶退火并保温；

涂层。

实施例

采用转炉冶炼和RH真空精炼，得到重量百分比化学成份如表1所示的钢水，然后连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，铸坯中的柱状晶率为59％。

表1铸坯化学成分(wt,％)

C	S	N	P	Ti	V	Nb	Si+Al
								0.0015	0.0006	0.0009	0.03	0.0031	0.0013	0.0027	3.6

试验钢铸坯进行1050℃热轧加热保温30min，粗轧，精轧到1.8mm、在680℃进行卷取，900℃常化均热保温30s，酸洗，一次冷轧至成品厚度0.5mm，最后在连续炉退火炉中进行980℃均热退火，保温20s，涂层。测量采用不同热轧和冷轧工艺对应的退火后爱泼斯坦方圈试样的铁损P_1.5/50和磁感B₅₀₀₀值，相关结果如表2所示

表2实施例工艺及结果

采用转炉冶炼和RH真空精炼，得到重量百分比化学成份如表3所示的钢水，然后连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，铸坯中的柱状晶率为71％。

表3铸坯化学成分(wt,％)

C	S	N	P	Ti	V	Nb	Si+Al
								0.0018	0.001	0.0012	0.04	0.0029	0.0017	0.0025	3.9

试验钢铸坯进行在1050℃下保温30min，粗轧，精轧到2.0mm、在670℃进行卷取，920℃常化均热保温30s，酸洗，一次冷轧至成品厚度0.35mm，最后在连续炉退火炉中进行960℃均热退火，保温25s，涂层。测量采用不同热轧和冷轧工艺对应的退火后爱泼斯坦方圈试样的铁损P_1.5/50和磁感B₅₀₀₀值，相关结果如表4所示。

表4实施例工艺及结果

采用转炉冶炼和RH真空精炼，得到重量百分比化学成份如表5所示的钢水，然后连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，铸坯中的柱状晶率为67％。

表5铸坯化学成分(wt,％)

C	S	N	P	Ti	V	Nb	Si+Al
								0.0021	0.0011	0.0014	0.03	0.0022	0.0019	0.0021	4.1

试验钢铸坯进行在1095℃下保温40min，粗轧，精轧到2.2mm、在675℃进行卷取，910℃常化均热保温50s，酸洗，一次冷轧至成品厚度0.30mm，最后在连续炉退火炉中进行955℃均热退火，保温35s，涂层。测量采用不同热轧和冷轧工艺对应的退火后爱泼斯坦方圈试样的铁损P_1.5/50和磁感B₅₀₀₀值，相关结果如表6所示。

表6实施例工艺及结果

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢，其特征在于，各成分的质量百分比为：

C≤0.003％、Si＞2.0％、Mn：0.1～1.0％、Al：0.1～1.5％、S≤0.0020％、N≤0.0030％、P≤0.05％、Ti≤0.005％、V≤0.004％、Nb≤0.004％，其它为Fe及不可避免的夹杂，且满足Si+Al≥3.0％。

2.一种无瓦楞状缺陷且磁性优良的无取向硅钢的生产方法，其特征在于，其步骤如下：

采用洁净钢的冶炼方法进行冶炼，并连铸成坯，钢水连铸成坯时不进行电磁搅拌，通过连铸工艺的调整使铸坯中的柱状晶率控制在50％～80％；

将连铸坯加热保温后进行粗轧，粗轧总压下量≥90％，粗轧首道次压下量≥40％，接着精轧到1.8-2.2mm，进行卷取；

进行常化并保温；

经酸洗后进行冷轧，0.50mm及以上成品厚度：轧制道次小于等于3次，首道次压下量≥50％；0.35mm及以下成品厚度：轧制道次小于等于4次，前两道次压下量≥70％；

采用连续退火炉进行再结晶退火并保温；

涂层。