CN111961958B

CN111961958B - 低硬度50w800电工钢以及生产方法

Info

Publication number: CN111961958B
Application number: CN202010668009.5A
Authority: CN
Inventors: 田飞; 谢凯; 李光辉; 郑庆; 吴泽交; 李江; 吴高亮; 李慈颖; 陈振文; 宋伟; 李春辉
Original assignee: Lysteel Co Ltd
Current assignee: Lysteel Co Ltd
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2040-07-13
Also published as: CN111961958A

Abstract

本申请提供了一种低硬度50W800电工钢，以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.60％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.15％≤Al≤0.35％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。本申请通过合理的成分设计，调整Si、Al的含量同时添加了微合金Sb元素，可配合相应的罩式炉退火温度和退火时间的方法，实现晶粒的等轴化退火，将电工钢降到合理硬度，满足全工艺电工钢产品的硬度和磁性能要求，从而实现采用罩式退火工艺生产全工艺无取向电工钢。

Description

低硬度50W800电工钢以及生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁领域，尤其涉及低硬度50W800电工钢以及生产方法。

背景技术

无取向电工钢多应用于电转子、压缩机和发电机等零部件。目前国内无取向电工钢生产均采用连续退火涂层工艺生产线生产，产品性能优异但是生产成本比较高。随着国内环保要求的不断提高和行业竞争越来越大，对成本降低有比较强烈的要求，罩式退火工艺相对连续退火工艺有比较明显的成本优势且无涂层，环保优势比较明显。现有的罩式退火工艺主要是生产半工艺退火电工钢，由于硬度高，对机床磨具要求高，在国内全工艺无取向电工钢冲床上无法推广使用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种低硬度50W800电工钢以及生产方法，旨在解决现有的罩式退火工艺主要生产半工艺退火电工钢硬度较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种低硬度50W800电工钢，以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.60％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.15％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％。

可选地，以质量百分数计组成元素包括：以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.50％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.2％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

本申请还提供一种低硬度50W800电工钢的生产方法，包括以下步骤：

将上述组成元素的钢坯在CSP热轧、酸洗冷连轧后进行罩式退火，退火温度为730～800℃，保温时间为10h-18h；

将退火得到的钢带进行重卷得到所述低硬度50W800电工钢。

可选地，所述罩式退火的加热速度为40-50℃/h，所述罩式退火的降温制度为：30-40℃/h。

可选地，所述CSP热轧的步骤包括：

控制铸坯加热温度为1140±10℃，出炉温度控制为1030～1060℃，并且终轧温度控制在910±15℃，卷取温度为720±18℃。

可选地，所述酸洗冷连轧的相对压下率为75％～85％。

可选地，所述重卷的延伸率为0.2～0.8％。

可选地，所述钢坯依次高炉铁水冶炼、脱硫站处理、转炉钢水冶炼RH钢水精炼处理、板坯连铸制得；

其中，出钢C控制在0.030％～0.050％，氩站碳控制在0.025％～0.050％，氩站温度1600℃-1670℃；

可选地，脱硫站处理中出站硫含量≤0.0015％，出站温度为1300-1325℃。

可选地，所述板坯连铸的步骤中连浇中包温度为1550～1570℃，中包使用碱性覆盖剂以及电工钢保护渣，铸坯拉速控制范围为≥3.6m/min。

本申请提供的低硬度50W800电工钢的有益效果在于：本申请通过合理的成分设计，调整Si、Al的含量同时添加了微合金Sb元素，可配合相应的罩式炉退火温度和退火时间的方法，实现晶粒的等轴化退火，将电工钢降到合理硬度，满足全工艺电工钢产品的硬度要求，从而实现采用罩式退火工艺生产全工艺无取向电工钢。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供了本申请一方面提供了一种低硬度50W800电工钢，以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.60％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.15％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

本申请的成分设计遵循三个原则：超低碳、钢质纯净。考虑到涟钢罩式炉生产电工钢时硬度偏高和磁感应感度下降的实际情况，降Si提Al主要作用是降低硬度，加入Sb元素以提高成品磁感应强度。相对常规的电工钢，本申请的电工钢组分采用降Si提Al，添加微合金Sb元素的方式。

本申请实施例中，选择各化学元素以及相应添加量的原理如下：

硅Si：硅含量对磁性的影响很敏感，随硅含量提高，电阻率提高和涡流损耗降低。另一方面，随硅含量提高，成品晶粒粗大，磁滞损耗降低。因此硅含量提高，铁损明显降低。同时弱磁场下磁感也提高，但强磁场下磁感降低.硅含量在4.5％以上时成品很脆，弯曲数达不到要求。

碳C：碳对磁性极有害，除提高矫顽力和磁滞损耗外还降低磁感。但冶炼时碳含量过低，钢中氧含量增高，这也使磁性降低。碳在钢中存在的形态对磁性也有影响。沿晶界析出的片状大块三次渗碳体比在晶粒内析出的细小针状渗碳体对磁性危害性小。

锰Mn：锰与硫形成MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象，因此要保证一定量的锰来改善热轧塑性。锰扩大γ相区，MnS在γ相中的固溶度乘积比在α相中的低，可促使MnS粗化，有利于以后晶粒长大。一般要求Mn/S≥10，除保证良好热加工性和使MnS粗化外，P提高低碳电工钢硬度、改善冲片性。锰可改善热轧板组织和织构，促使(100)和(110)组分加强，(111)组分减弱，改善磁性。

磷P：磷提高ρ、缩小γ区，促使晶粒长大，降低铁损。磷沿晶界偏聚可提高(100)组分和减少(111)组分。磷明显提高硬度和改善冲片性。磷有阻碍碳化物析出和长大及减轻磁时效的作用，但是磷量过高，特别是在碳量很低的情况下，冷加工件变坏，产品发脆。

硫S：硫是有害元素。硫量提高，P15明显增高，每提高0.01％S，P15增高约0.33W/kg或每提高0.01％S，P15增高约0.157W/kg。硫与锰形成细小时可强烈阻碍成品退火时的晶粒长大。以后加热、热轧和退火工艺的一个重要目的就是防止析出细小MnS质点，或使钢中已存在的MnS粗化。硫也是产生热脆的主要元素。

铝Al：铝与硅的作用相似，提高ρ值、缩小γ区和促使晶粒长大，所以铁损降低。酸溶铝Als在0.005％～0.014％范围内，P15明显增高，因为在此范围内最易形成细小AlN，从而碍晶粒长大；由于晶粒小，(111)位向组分也增多，所谓酸溶铝是指钢中AIN的铝量和固溶铝，也就是总铝量减掉AI2O3中铝量后剩余的铝量。铝量在0.15％以上时起到与提高硅量相同的作用，同时形成粗大AlN，改善织构，降低铁损和使磁各向异性减小。而且固定氮使磁时效减轻。

氮N：氮是有害元素，易形成细小AlN质点抑制晶粒长大。N2＞0.0025％时使P15明显增高，氮是产生磁时效的元素。因为室温下氮在α-Fe中的溶解度比碳溶解度低约10倍，所以氮比碳对时效影响更大。氮量高于0.012％时，退火后易产生起泡现象产品报废。以后加热、热轧和退火工艺的一个重要目的是防止析出细小，或使钢中已存在的化AlN粗化。

氧O：氧是有害元素。氧形成SiO₂、Al₂O₃和MnO等氧化物夹杂，使磁性降低。MnO等细小氧化物可阻碍晶粒长大。每提高0.01％O₂，P15可增高约0.07W/kg。氧加速氮在铁中的扩散速度，可间接地加速磁时效。硅和铝降低碳和氮在α-Fe中的扩散速度，阻碍磁时效。但氧硅和铝形成氧化物，所以也促进磁时效。

可选地，以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.60％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.2％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

该组成的低硬度50W800电工钢对Al的含量进行了进一步地调整，进一步提升了低硬度50W800电工钢的各项性能。

将退火得到的钢带进行重卷得到所述低硬度50W800电工钢。

退火的主要目的是消除酸轧工序产生的加工硬化，使钢板充分再结晶，获得理想的铁损及磁感应强度。

上述组成元素的钢坯若退火温度过高和时间过长，产品低硬度50W800电工钢的磁感不足，而退火温度过低和时间过短，产品低硬度50W800电工钢的铁损偏高。因此退火温度设置为730～800℃，保温时间设置为10h-18h。

退火温度升温过快热传导能力差，产品低硬度50W800电工钢的内外性能差差异大，降温速度过快会导致产品低硬度50W800电工钢的硬度偏高。

可选地，所述CSP热轧的步骤包括：

控制铸坯加热温度为1140±10℃，出炉温度控制为1030～1060℃，并且终轧温度控制在910±15℃，卷取温度720±18℃。

热轧的主要目的是使板坯的析出物充分析出和长大，降低铁损并且提高磁感。故采用低加热温度，高卷取温度是保证卷取后析出物进一步长大。

可选地，所述酸洗冷连轧的相对压下率为75％～85％。

酸洗冷连轧的主要目的是在去除钢板表面氧化铁皮的同时，使较厚的热轧板轧制成较薄的冷轧板。其压下率的设定主要是根据轧机能力而定，对于该钢种，较大的压下率有利于降低成品铁损。

可选地，所述重卷的拉矫延伸率为0.2～0.8％。

重卷对提高产品板形和平直度有决定性作用，但是随着拉矫延伸率的提高，屈服强度会增加，拉矫延伸率控制在0.2-0.8％可以得到想要的板形平直度。

其中，出钢C控制在0.030％～0.050％，氩站碳控制在0.025％～0.050％，氩站温度1600℃-1670℃；；

可选地，脱硫站处理中出站硫含量≤0.0015％，RH出站温度为1590～1615℃。

下面以具体实施例为例，进行说明。

(1)工艺：

产品在各工序的代码对应关系如下：

化学成分(炉号9349882)

C：0.0020Wt％；Si：0.478Wt％；Mn：0.307Wt％；P：0.042Wt％；S：0.0046Wt％；Als：0.19Wt％；Sb：0.046Wt％；N：0.0015％；Ti：0.0015％；其余为铁和不可避免的微量元素。

②工艺参数

转炉钢水冶炼：转炉碳控制在0.04％，氩站碳控制在0.032％；氩站温度1628℃，氩站【O】含量637ppm，出钢加入100kgAL40；

RH钢水精炼处理：钢水进站温度1584℃，进站【O】含量606ppm，脱碳终点【O】256ppm，加铝硅时间间隔4min，合金化后钢水净循环时间8min，钢水处理周期26min，RH出站温度1591℃。

板坯连铸：中包温度为1556℃，拉速4.1m/min。

常规热连轧：

热轧卷号	加热温度	终轧温度	卷取温度
				9350128600	1130	903	721
9350128700	1130	905	720
				9350128800	1130	906	719
9350128900	1130	905	719
				93501289A0	1130	903	722

酸洗冷连轧：

酸轧卷号	压下率
		A900049800	80％
A900050000	80％
		A900050800	80％
A900050900	80％
		A900050100	80％

酸轧的主要目的是在去除钢板表面氧化铁皮的同时，使较厚的热轧板轧制成较薄的冷轧板。其压下率的设定主要是根据轧机能力而定，对于该钢种，较大的压下率有利于降低成品铁损。

罩式退火：将上述酸轧卷号的材料在均在下表条件中进行罩式退火。

退火温度	保温时间
		760℃	12h

将上述经过罩式退火的材料进行重卷，重卷的拉矫延伸率为0.3％，得到产品低硬度50W800电工钢。

拉矫轧制对提高产品板形和平直度有决定性作用，但是随着拉矫延伸率的提高，屈服强度会增加，拉矫延伸率控制在0.3％可以得到想要的板形平直度。

将上述的低硬度50W800电工钢进行硬度测试，测试数据如下：

上述低硬度50W800电工钢最大铁损为5.37～6.01W/kg，最小磁感为1.71～1.73T满足电工钢的性能要求。同时上述低硬度50W800电工钢的维氏硬度为100-125，平均维氏硬度为115，而现有的罩式退火工艺生产的半工艺退火电工钢的维氏硬度为140～160，平均维氏硬度为145。可见本申请的低硬度50W800电工钢较现有技术硬度有所降低，硬度合适，降低了其加工对机床磨具的要求。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将钢坯在CSP热轧、酸洗冷连轧后进行罩式退火，退火温度为730～800℃，保温时间为10h-18h，所述罩式退火的加热速度为40-50℃/h，所述罩式退火的降温制度为：30-40℃/h；

将退火得到的钢带进行重卷得到所述低硬度50W800电工钢；其中，所述重卷的延伸率为0.2～0.8％，所述低硬度50W800电工钢以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.60％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.15％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，所述低硬度50W800电工钢以质量百分数计组成元素包括：C≤0.005％，0.45％≤Si≤0.50％，0.25％≤Mn≤0.40％，0.03％≤P≤0.05％，S≤0.06％，0.2％≤Al≤0.35％，0.045％≤Sb≤0.060％，N≤0.0030％，Ti≤0.0030％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，所述CSP热轧的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，所述酸洗冷连轧的相对压下率为75％～85％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，还包括：

依次高炉铁水冶炼、脱硫站处理、转炉钢水冶炼RH钢水精炼处理、板坯连铸制得所述钢坯，

其中，出钢C控制在0.030％～0.050％，氩站碳控制在0.025％～0.050％，氩站温度1600℃-1670℃。

6.根据权利要求5所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，脱硫站处理中出站硫含量≤0.0015％，出站温度为1300-1325℃。

7.根据权利要求5所述的低硬度50W800电工钢的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸的步骤中连浇中包温度为1550～1570℃，中包使用碱性覆盖剂以及电工钢保护渣，铸坯拉速控制范围为≥3.6m/min。