CN112030059B - 一种短流程无取向硅钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及短流程无取向硅钢的生产方法，铁水进入转炉冶炼并真空处理，获得钢水；将钢水浇铸成厚铸坯；通过隧道炉内均热保温；进行七轧机连轧，控制精轧终轧温度在780℃～860℃，第一道次压下率控制在40％～50％，且前两道次的累积压下率控制在70％～80％，轧至板厚2.0mm～2.5mm；卷取温度控制在650℃～800℃；进行酸洗；进行冷轧，累计压下率控制在75％～85％，成品厚度在0.50±0.010mm；进行成品退火：温度控制在860～990℃，保温45～90s；涂层、剪切与包装，获得成品。利用热轧各道次压下率的精确控制和成份控制，有效的降低短流程工艺生产中低牌号无取向硅钢瓦楞状缺陷发生率。

Description

一种短流程无取向硅钢的生产方法
技术领域
本发明涉及无取向硅钢领域，具体涉及一种短流程无取向硅钢的生产方法。
背景技术
无取向硅钢作为制作电机和压缩机铁芯的关键材料，其生产制备流程，性能要求都在不断提高，其中生产流程随着绿色、低碳、节能、环保等要求提升，通过缩短流程，减少排放、降低能耗等方面入手，出现了常规流程→连铸连轧→薄带铸轧的演化形式。
常规流程生产无取向电工钢的常规流程主要由炼钢、连铸、热轧及后工序的酸洗冷轧和退火工序组成，常规流程的铸坯较厚，冷却速度慢，偏析严重，需要在后续的加热炉中高温保温，氧化严重，造成了资源与能源的浪费；连铸连轧在铸坯成型后，经过短时间的保温(≤60min)随即进行热轧，充分利用了铸坯带来的热量，从钢水到热轧成品，速度快，周期短，节能效果显著，同时因其特殊的工艺，连铸连轧较常规流程生产的无取向电工钢磁感有一定优势。
相关资料显示，当钢水的Si＞1.7％且C≤0.01％时，铸坯中(100)柱状晶尺寸更大，热轧过程中由于(100)位向相对于其他位向动态回复和再结晶困难、不易发生γ→α相变等原因，致使粗大伸长的(100)柱状晶不能完全被破碎并再结晶以变形的带状组织保留下来。冷轧塑性变形过程中，冷轧前的等轴晶转变为扁平纤维状，粗大的带状组织经冷轧压缩变形后仍然保留为粗大的形变带。由于这种粗大的带状组织和其他细小的等轴晶之间存在性能的差异(变形抗力差异)，冷轧后的板面出现凹凸不平的瓦楞状缺陷，沿轧向凸凹不平的瓦楞状缺陷在退火后更加明显，导致涂液用量增加，涂层较厚且不均，层间电阻降低，产品的叠片系数降低和使用性能恶化，带钢热轧基体组织的差异，造成宏观横纵向电磁性能及机械性能差别增大。
这在使用连铸连轧工艺生产中低牌号硅钢上也有所表现，虽然工序成本、性能上连铸连轧工艺均有优势，但由于冷却时间短，铸坯组织中柱状晶过于发达，如果没有对应的粗轧设备，无粗轧大压下的情况下，热轧生产时无法完全破碎，因而，连铸连轧工艺生产的热轧板就会存有较大的纤维组织，在后工序的薄带成品上表现出明显的瓦楞状缺陷，影响用户叠片使用与冲片，最终影响电机效能，给制造厂家与用户带来损失。
《薄板坯连铸连轧生产的无取向电工钢及其方法》(CN 102134675)，其化学组分及wt％为：Si：0.15～2.2％，Al：≤0.008％，Mn：0.15～1.5％，C：≤0.008％，P：0.004～0.15％，S：≤0.008％，[O]≤40ppm，N：≤0.005％，Ti：≤0.008％，经过转炉冶炼并真空处理，连铸成50～90mm厚的板坯，在隧道炉内均热后七轧机连轧，卷取、酸洗、冷轧与再结晶退火。主要解决薄板坯连铸连轧浇铸性差的问题，对瓦楞的产生与控制均未有说明。
《薄板坯连铸连轧生产无取向电工钢及制造方法》(CN 108511577)，其化学组分及wt％为：Si：2.2～3.2％，Al：0.25～1.0％，Si+Al：2.5～3.7％，Mn：0.20～0.50％，C：≤0.003％，S：≤0.002％，N：≤0.002％，Cu：≤0.02％，其余为Fe及残余，满足：Si+Al≤4.2％，[Al]×[N]：5×10-8～1.5×10-7，[Mn]×[S]：2×10-8～1.0×10-7，经过薄板坯连铸连轧工艺得到无取向电磁钢板薄带。该专利通过控制液芯压下率提高等轴晶比例，细化柱状晶，控制精轧前两道次的总压下率为65～75％，以推动动态再结晶和柱状晶的破碎，此外还需要常化最终消除瓦楞状缺陷，这就增加了成本，适用对象为硅含量较高品种，成品牌号较高。
《一种用薄板坯连铸连轧生产的高硅钢及制备方法》(CN 104630619)，其化学组分及wt％为：C：≤0.003％，Si：4.5～7.0％，Mn：0.25～1.0％，Al：≤0.008％，S：≤0.005％，N：≤0.003％，[O]≤20ppm，其余为Fe及残余。该方法为高硅钢制备方法，对象不同。
《一种采用薄板坯无头轧制生产无取向电工钢的方法》(CN 109023116)，其化学成分及wt％为：C：≤0.008％，Si：≤1.0％，Mn：≤0.5％，P：≤0.05％，S：≤0.008％，Al：≤0.010％，S：≤0.008％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质，经过连铸连轧、酸洗和冷轧后退火处理制得。该专利Si含量较低，合金含量总体较少，不涉及瓦楞状缺陷的改善与降低。
《一种控制硅钢瓦楞缺陷的方法》(CN 104878288)，其化学成分及wt％为：Si：1.20～1.75％，Mn：0.90～1.10％，Als：0.20～0.30％，P：≤0.025％，S：≤0.0060％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过Mn等合金元素的含量控制，扩大奥氏体相区，结合热轧工艺的控制细化钢组织，解决薄板坯生产中牌号无取向硅钢的瓦楞缺陷问题。在热轧过程中使用两道次粗轧，总压下量为35～40mm，且要求粗轧第一道次压下率为30～35％，这就对连铸连轧机组有包含粗轧设备的要求。
《一种表面质量优良的冷轧无取向电工钢带及其制备方法》(CN 108531812)，其化学成分及wt％为：C：≤0.005％，Si：1.5～2.5％，Mn：0.1～0.5％，Al：0.1～0.4％，P：≤0.040％，S：≤0.007％，N：≤0.005％，Ti：≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。钢水通过连续浇铸和液芯压下成薄板坯，薄板坯直接进入加热炉加热保温，再经过七机架连轧轧制成2.0～2.5mm厚的热轧板，酸洗后采用两次冷轧法，中间退火工艺，成品退火涂层，制得0.5mm厚的电工钢带成品。采用两次冷轧法可以有效的消除瓦楞缺陷，但成本大幅上升。
此外，也有通过采用电磁搅拌方法，提高钢坯等轴晶率的，如JP 1975-16616，对凝固过程中的钢水进行电磁搅拌，抑制柱状晶的生长，可使得凝固后铁素体不锈钢铸坯的等轴晶率稳定在60％以上，但是该方法的缺点在于搅拌效果取决于钢中硅含量、电磁搅拌次数，需要长期摸索，对于钢厂来说，上马电磁搅拌设备一次投资性较大，生产成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种短流程无取向硅钢的生产方法，以克服现有技术中存在的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种短流程无取向硅钢的生产方法，具体步骤如下：
S001、铁水进入转炉冶炼并真空处理，获得目标成份钢水，钢水中各组分及重量百分比含量为：
C：≤0.0028％，Si：1.20％～1.80％，Al：≤0.30％，Mn：≥0.50％，P：≤0.022％，S：≤0.0029％，N：≤0.0025％，其余为Fe及不可避免的杂质；
S002、将钢水浇铸成45mm～110mm厚铸坯，拉速3.0m/min～6.0m/min；
S003、通过隧道炉内均热保温，均热温度控制在900℃～1150℃；
S004、进行七轧机连轧，控制精轧终轧温度在780℃～860℃，第一道次压下率控制在40％～50％，且前两道次的累积压下率控制在70％～80％，轧至板厚2.0mm～2.5mm；
S005、卷取温度控制在650℃～800℃；
S006、进行酸洗；
S007、进行冷轧，累计压下率控制在75％～85％，成品厚度在0.50±0.010mm；
S008、进行成品退火：温度控制在860～990℃，保温45～90s；
S009、涂层、剪切与包装，获得成品。
进一步，S001具体为：
铁水经预处理脱硫，进入转炉进行冶炼，后真空脱碳和合金化,获得目标成份钢水。
进一步，S002具体为：
将1530℃～1570℃的钢水通过中间包进入连铸机结晶器，经过扇形段浇铸成45mm～110mm厚铸坯，拉速3.0m/min～6.0m/min。
进一步，S006具体为：
进行酸洗，酸液温度控制在82℃～92℃。
进一步，S008具体为：
在H2：N2＝1:1的混合气中进行退火，其温度控制在860℃～990℃，保温45s～90s。
Si：控制范围为1.20％～1.80％，Si是提高电阻率的主要元素，是降低铁损的重要合金元素，同时也是明显缩小γ相区元素，≥1.8％时，在热轧过程中极易发生部分相变或不发生相变，导致板坯中的柱状晶难以细化，遗传至后续工序，最终成品出现瓦楞状缺陷；
Al：≤0.30％，Al的作用与Si相似，可明显提高电阻率和使晶粒长大，而对钢强度和硬度的影响又不像Si那样明显，且稳定铁素体的作用比Si更强，在目前的生产能力下，有效的解决了水口堵塞之后，可以适当的提高Al含量，兼顾生产与性能需求；
Mn：控制≥0.50％，Mn是明显扩大γ相区的合金元素，可有效降低相变温度，且对磁性影响不大，但Mn含量的提高也提高了钢的强度和硬度，加大轧制负荷，影响板型，在解决轧制能力的基础上，结合成本控制，可以得到Mn含量的上限；
C、S、N：均是本发明的杂质元素，对磁性能不利，需要严加控制；
P是残余元素，对磁性能不利，要求控制P≤0.022％；
工艺控制方面：
本发明中钢水浇注温度控制在1530℃～1570℃，温度太低，钢水发粘不利于夹杂物上浮排除且钢水易在结晶器内较早凝结，影响持续浇注；钢水温度太高则耐材冲蚀严重，夹杂物增多，结晶器中凝固的坯壳较薄，容易出现漏钢，不利于拉速的提高和产量的提升，因此将浇注温度控制在1530℃～1570℃；
铸坯厚度控制在45mm～110mm厚范围，铸坯厚度太薄单位时间产量低，由于比表面积相对大使得表面质量变差；铸坯太厚如果在单位长度下冷却能力不足导致铸坯鼓肚影响难以生产，同时增加轧机负荷，降低轧机寿命；
将拉速控制在3.0m/min～6.0m/min，拉速太低，轧制节奏慢，单位时间产量低，过程温降大导致终轧温度和卷取温度低，恶化磁性；拉速太高，铸坯坯壳薄容易漏钢，同时冷却速度快易产生裂纹影响铸坯质量，对设备的冷却能力要求也高；
将隧道炉内均热保温温度控制在900℃～1150℃，低于900℃，会导致后续热轧轧制过程温度低，再结晶不充分，易出现瓦楞状缺陷，同时热轧加工负荷大。高于1150℃，则会出现细小弥散析出相，阻碍晶粒长大，对降低铁损不利，表面也易附着氧化铁皮，增加表面缺陷；
控制精轧终轧温度在780℃～860℃，较高的终轧温度有利于获得粗大的铁素体组织，成品磁性较好，但不能过高，热轧过程中发生两相区相变则出现混晶组织导致磁性恶化，其中控轧控冷满足：(a)精轧第一道次压下率控制在40％～50％，且前两道次的累积压下率控制在70％～80％；(b)优化的精轧终轧温度控制在780℃～820℃；以杜绝瓦楞缺陷的发生。
卷取温度控制在650℃～800℃，适当的卷取温度有利于晶粒的生长，但太高的卷取温度导致氧化铁皮难以酸洗，影响成品表面质量；
将成品退火温度控制在860℃～990℃，保温45s～90s，温度低于860℃和保温时间小于45s，不能达到再结晶效果；温度高于990℃和保温时间大于90s，对成品组织的晶粒度过大对冲片性不利，同时不利织构变强，铁损增加磁感降低。
本发明具有以下有益效果：
在使用连铸连轧工艺生产中低牌号硅钢过程中，虽然工序成本、性能上连铸连轧工艺均有优势，但由于冷却时间短，铸坯组织中柱状晶过于发达，如果没有对应的粗轧设备，无粗轧大压下的情况下，热轧生产时无法完全破碎，因而，连铸连轧工艺生产的热轧板就会存有较大的纤维组织，在后工序的薄带成品上表现出明显的瓦楞状缺陷，影响用户叠片使用与冲片，最终影响电机效能，给制造厂家与用户带来损失，而本发明采用优化热轧工艺的方法，利用热轧各道次压下率的精确控制和成份控制，无需增添设备、无需大幅增加工序，有效的降低短流程工艺生产中低牌号无取向硅钢瓦楞状缺陷发生率，且性能与之前相当的，有较大的经济效益。
附图说明
图1为对比例芯部金相图；
图2为对比例边部金相图；
图3为实施例芯部金相图；
图4为实施例边部金相图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种短流程无取向硅钢的生产方法，具体步骤如下：
S001、铁水经预处理脱硫，进入转炉进行冶炼，后真空脱碳和合金化,获得目标成份钢水，钢水中各组分及重量百分比含量为：
C：≤0.0028％，Si：1.20％～1.80％，Al：≤0.30％，Mn：≥0.50％，P：≤0.022％，S：≤0.0029％，N：≤0.0025％，其余为Fe及不可避免的杂质；
S002、将1530℃～1570℃的钢水通过中间包进入连铸机结晶器，经过扇形段浇铸成45mm～110mm厚铸坯，拉速3.0m/min～6.0m/min；
S003、通过隧道炉内均热保温，均热温度控制在900℃～1150℃；
S004、进行七轧机连轧，控制精轧终轧温度在780℃～860℃，第一道次压下率控制在40％～50％，且前两道次的累积压下率控制在70％～80％，轧至板厚2.0mm～2.5mm；
S005、卷取温度控制在650℃～800℃；
S006、进行酸洗，酸液温度控制在82℃～92℃；
S007、进行冷轧，累计压下率控制在75％～85％，成品厚度在0.50±0.010mm；
S008、在H2：N2＝1:1的混合气中进行退火，其温度控制在860℃～990℃，保温45s～90s；
S009、涂层、剪切与包装，获得成品。
表1本发明各实施例及对比例的取值列表(wt％)
Figure BDA0002659252820000081
Figure BDA0002659252820000091
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表(一)
Figure BDA0002659252820000092
Figure BDA0002659252820000101
表3本发明各实施例及对比例性能检测情况列表
Figure BDA0002659252820000102
Figure BDA0002659252820000111
从表3、及图1～图4中可知，本发明例与对比例相比，由于热轧F1与F2道次压下率的控制，终轧温度的选择，在不降低原有磁性能的基础上，可以有效地消除瓦楞状缺陷。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种短流程无取向硅钢的生产方法，其特征在于，具体步骤如下：
S001、铁水进入转炉冶炼并真空处理，获得目标成份钢水，钢水中各组分及重量百分比含量为：
C：≤0.0028％，Si：1.20％～1.80％，Al：≤0.30％，Mn：≥0.50％，P：≤0.022％，S：≤0.0029％，N：≤0.0025％，其余为Fe及不可避免的杂质；
S002、将钢水浇铸成45mm～110mm厚铸坯，拉速3.0m/min～6.0m/min；
S003、通过隧道炉内均热保温，均热温度控制在900℃～1150℃；
S004、进行七轧机连轧，控制精轧终轧温度在780℃～860℃，第一道次压下率控制在40％～50％，且前两道次的累积压下率控制在70％～80％，轧至板厚2.0mm～2.5mm；
S005、卷取温度控制在650℃～800℃；
S006、进行酸洗；
S007、进行冷轧，累计压下率控制在75％～85％，成品厚度在0.50±0.010mm；
S008、进行成品退火：温度控制在860～990℃，保温45～90s,在H2：N2＝1:1的混合气中进行退火；
S009、涂层、剪切与包装，获得成品。
2.根据权利要求1所述的一种短流程无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述S001具体为：
铁水经预处理脱硫，进入转炉进行冶炼，后真空脱碳和合金化,获得目标成份钢水。
3.根据权利要求1所述的一种短流程无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述S002具体为：
将1530℃～1570℃的钢水通过中间包进入连铸机结晶器，经过扇形段浇铸成45mm～110mm厚铸坯，拉速3.0m/min～6.0m/min。
4.根据权利要求1所述的一种短流程无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述S006具体为：
进行酸洗，酸液温度控制在82℃～92℃。
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