CN112226695A - 一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，涉及硅钢制造技术领域。该高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，RH精炼处理后钢水终点化学成分质量百分比为C：0.03‑0.04％，Si：3.0‑3.3％，Mn：0.06‑0.09％，P：0.010‑0.015％，S：0.02‑0.03％，Als：0.008‑0.015％，N：0.0040‑0.0080％，Cu：0.25‑0.35％，其余为Fe及不可避免的杂质。该高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，通过配方和制造方法、工艺需求的改良，解决了现有技术和生产高性能热轧取向硅钢原料在性能、高效稳定生产、节能方面的不足，实现了稳定批量生产，且获得的热轧取向硅钢原料能够满足成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求，降低制造难度的同时提高了产品质量。

Description

一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法
技术领域
本发明涉及硅钢制造技术领域，具体为一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法。
背景技术
随着国家电力行业的发展，输电、配电等各种变压器面临着升级换代，对取向硅钢需求量及产品性能的要求不断增加。普通取向硅钢CGO产品占有着一定的市场份额，主要以民营企业生产为主，但取向硅钢生产难度大，民营企业对热轧取向硅钢钢板的性能要求也在不断提高。
目前普通取向硅钢CGO成品的磁性能典型水平为P1.7/50＝1.15-1.20W/kg、B8＝1.88-1.89T。
美国专利US5039359，名称“一种具有优异磁性晶粒取向电工钢板的制造方法”，公开了一种采用化学成分按wt％，C：0.021-0.100％、Si：2.5～4.5％、适当添加Se元素，配合常化等工艺，得到磁感B8≥1.90T的取向硅钢成品；此发明在为了保证MnS和MnSe抑制剂充分固溶，加热温度需要达到1400℃，此温度几乎是传统加热炉的极限水平，生产风险大、能耗高且热轧卷边裂大致使后工序生产成材率低。
中国专利CN103695619B，名称“一种高磁感普通取向硅钢的制造方法”，公开了一种采用渗氮处理的方式得到了磁感B8≥1.88T的取向硅钢成品；但是，需要专用的渗氮处理设备和技术，在国内现有的生产企业中实用性大打折扣。
中国专利CN107354377B，名称“一种高磁感热轧取向硅钢钢板及其生产工艺”，公开了一种采用化学成分按wt％，C：0.0050-0.058％、Si：3.:1～3.4％、Mn：0.09-0.11％、P：0.02-0.03％、S：0.005-0.009％、Al：0.00255-0.0284％、Ti≤0.002％，得到了磁感B8≥1.90T的取向硅钢成品；此发明中碳含量较高，后续脱碳困难、影响脱碳退火生产效率，且碳含量高会使得MnS固溶温度提高进而需要提高铸坯加热温度能耗增加。
综上所述，现有技术中，生产高性能热轧取向硅钢原料在性能、高效稳定生产、节能方面不足以满足当前的使用需求，批量生产的稳定性不强，同时获得的热轧取向硅钢原料难以很好的满足成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求，增加制造难度的同时降低了产品质量。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，解决了现有技术中，生产高性能热轧取向硅钢原料在性能、高效稳定生产、节能方面不足以满足当前的使用需求，批量生产的稳定性不强，同时获得的热轧取向硅钢原料难以很好的满足成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，RH精炼处理后钢水终点化学成分质量百分比为C：0.03-0.04％，Si：3.0-3.3％，Mn：0.06-0.09％，P：0.010-0.015％，S：0.02-0.03％，Als：0.008-0.015％，N：0.0040-0.0080％，Cu：0.25-0.35％，其余为Fe及不可避免的杂质,具体操作如下：
S1、进行铁水预处理操作；
S2、进行转炉冶炼操作，转炉冶炼时达到目标碳含量后采用硅铁预脱氧，底吹氩保持钢水液面沸腾，然后边出钢边加入硅铁、电解锰、铜板、铝粒调整至目标成分，出钢接近终了时挡渣，避免下渣后出现增钛、回锰；
S3、进行RH精炼操作，RH精炼采用氮气作为循环气体保持5-15min，待氮含量达到设定值后立即将循环气体切换为氩气，若氮含量超过目标值则通过提高真空度的方式脱氮；取样检测各成分并进行微调，每次微调后循环时间不少于3min；
S4、进行连铸操作，连铸时，开浇第一炉镇静10-15min，采用连续电磁搅拌确保铸坯获得40％以上的等轴晶，铸坯厚度220-230mm，连铸拉速0.9-1.0m/min；
S5、进行热轧操作，热轧前需要将连铸坯下线后直接送入加热炉加热，连铸坯入加热炉之前温度≥350℃，加热炉均热段温度1200-1260℃，均热时间≥60min，热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得35-45mm中间坯，中间坯温度≥1050℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.0-2.5mm的热轧成品，终轧温度920-980℃；热轧成品卷取温度530-590℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法。具备以下有益效果：该高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，通过配方和制造方法、工艺需求的改良，解决了现有技术和生产高性能热轧取向硅钢原料在性能、高效稳定生产、节能方面的不足，实现了稳定批量生产，且获得的热轧取向硅钢原料能够满足成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求，降低制造难度的同时提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，RH精炼处理后钢水终点化学成分质量百分比为C：0.03-0.04％，Si：3.0-3.3％，Mn：0.06-0.09％，P：0.010-0.015％，S：0.02-0.03％，Als：0.008-0.015％，N：0.0040-0.0080％，Cu：0.25-0.35％，其余为Fe及不可避免的杂质,具体操作如下：
S1、进行铁水预处理操作；
S2、进行转炉冶炼操作，转炉冶炼时达到目标碳含量后采用硅铁预脱氧，底吹氩保持钢水液面沸腾，然后边出钢边加入硅铁、电解锰、铜板、铝粒调整至目标成分，出钢接近终了时挡渣，避免下渣后出现增钛、回锰；
S3、进行RH精炼操作，RH精炼采用氮气作为循环气体保持5-15min，待氮含量达到设定值后立即将循环气体切换为氩气，若氮含量超过目标值则通过提高真空度的方式脱氮；取样检测各成分并进行微调，每次微调后循环时间不少于3min；
S4、进行连铸操作，连铸时，开浇第一炉镇静10-15min，采用连续电磁搅拌确保铸坯获得40％以上的等轴晶，铸坯厚度220-230mm，连铸拉速0.9-1.0m/min；
S5、进行热轧操作，热轧前需要将连铸坯下线后直接送入加热炉加热，连铸坯入加热炉之前温度≥350℃，加热炉均热段温度1200-1260℃，均热时间≥60min，热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得35-45mm中间坯，中间坯温度≥1050℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.0-2.5mm的热轧成品，终轧温度920-980℃；热轧成品卷取温度530-590℃。
其中，C高于0.03％使得热轧时的γ相数量增多，在热轧时析出Fe3C阻止初次晶粒长大改善成品磁性，且改善热轧和冷轧时的加工性，但碳含量过高会导致脱碳退火困难；Si含量是保证磁性能的主要元素，但硅含量过高一方面增加冷轧难度另一方面硅沿晶界偏聚产生內裂和边裂；Mn和S形成的MnS是普通取向硅钢中重要的抑制剂，既要控制[Mn％]×[S％]保证足够的抑制剂数量，又要控制[Mn]/[S]防止热脆发生；Als和N形成的AlN作为普通取向硅钢中的辅助抑制剂，其固溶温度较MnS低，可在保证钢中具有足够抑制能力的同时适当降低铸坯加热温度；P作为晶界偏聚元素可在MnS和AlN周围偏聚防止粗化使得抑制剂分布更均匀，改善磁性能，但P含量高容易产生脆化现象；Cu和S形成Cu2S作为本发明中另一种重要抑制剂，其固溶温度较MnS和AlN更低，对晶粒长大的抑制效果好，但Cu会以CuO的形式存在于钢板表面与氧化铁皮之间，这会大大增加酸洗的难度，所以Cu含量不宜过高。综上，确定了本发明中各成分含量匹配，保证了成品磁性能且降低了生产难度。
实施例1：
工艺流程依次包括铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼、连铸、热轧，转炉冶炼通过吹氧定碳、硅铁与脱氧、吹氩出钢加合金调整至目标成分后挡渣出钢，RH采用氮气作为循环气体保持10min，取样检测化学成分质量百分比为C：0.030％，Si：3.0％，Mn：0.06％，P：0.010％，S：0.02％，Als：0.008％，N：0.0040％，Cu：0.25％，其余为Fe及不可避免的杂质。连铸步骤中，开浇第一炉镇静10min，扇形段投用200A-5Hz连续电磁搅拌，铸坯厚度230mm，连铸拉速1.0m/min，铸坯等轴晶比例60％。连铸坯下线后直接送入加热炉加热，入加热炉之前温度450℃，加热炉均热段温度1200℃，均热时间60min。热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得45mm中间坯，中间坯温度1080℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.5mm的热轧成品，终轧温度920℃，热轧成品卷取温度530℃。
实施例2：
工艺流程依次包括铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼、连铸、热轧，转炉冶炼通过吹氧定碳、硅铁与脱氧、吹氩出钢加合金调整至目标成分后挡渣出钢，RH采用氮气作为循环气体保持10min，取样检测化学成分质量百分比为C：0.040％，Si：3.3％，Mn：0.09％，P：0.015％，S：0.03％，Als：0.015％，N：0.0080％，Cu：0.35％，其余为Fe及不可避免的杂质。连铸步骤中，开浇第一炉镇静15min，扇形段投用200A-4Hz连续电磁搅拌，铸坯厚度220mm，连铸拉速0.9m/min，等轴晶比例50％。连铸坯下线后直接送入加热炉加热，入加热炉之前温度456℃，加热炉均热段温度1260℃，均热时间82min。热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得40mm中间坯，中间坯温度1061℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.0mm的热轧成品，终轧温度940℃，热轧成品卷取温度560℃。
实施例3：
工艺流程依次包括铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼、连铸、热轧，转炉冶炼通过吹氧定碳、硅铁与脱氧、吹氩出钢加合金调整至目标成分后挡渣出钢，RH采用氮气作为循环气体保持10min，取样检测化学成分质量百分比为C：0.033％，Si：3.12％，Mn：0.077％，P：0.0125％，S：0.023％，Als：0.0109％，N：0.0065％，Cu：0.28％，其余为Fe及不可避免的杂质。连铸步骤中，开浇第一炉镇静11min，扇形段投用400A-5Hz连续电磁搅拌，铸坯厚度230mm，连铸拉速1.0m/min，等轴晶比例70％。连铸坯下线后直接送入加热炉加热，入加热炉之前温度379℃，加热炉均热段温度1260℃，均热时间72min。热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得42mm中间坯，中间坯温度1072℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.3mm的热轧成品，终轧温度980℃，热轧成品卷取温度590℃。
本发明提供的一种高性能热轧取向硅钢钢板的制备方法，具有以下效果：
(1)本发明制备的高性能热轧取向硅钢钢板能够满足用户对成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求；
(2)本发明提供的制备方法热轧加热炉加热温度低，生产风险小，便于实现稳定批量生产；
(3)本发明制备的高性能热轧取向硅钢钢板在用户处无需进行常化、渗氮处理，缩短了工艺流程，降低了用户生产成本；
(4)本发明制备的高性能热轧取向硅钢钢板碳含量较低，便于用户实现高效率的脱碳退火。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果或优点：
由于采用了合理的成分配比，通过冶炼、精炼、连铸以及热轧各工序合理的工艺参数设定，形成了具有足够抑制能力的以MnS和Cu2S为主、AlN为辅的抑制剂体系；实现了加热炉1200-1260℃较低的加热温度，降低了生产风险，便于实现稳定批量生产；0.030-0.040％较低的C含量设计，便于用户实现高效率的脱碳退火；本发明制备的高性能热轧取向硅钢钢板在用户处无需进行常化、渗氮处理，缩短了工艺流程，降低了用户生产成本，且能够满足用户对成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求。
综上所述，该高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，通过配方和制造方法、工艺需求的改良，解决或部分解决了现有技术和生产高性能热轧取向硅钢原料在性能、高效稳定生产、节能方面的不足，实现了稳定批量生产，且获得的热轧取向硅钢原料能够满足成品铁损P1.7/50≤1.10W/kg且B8≥1.90T的高性能要求，降低制造难度的同时提高了产品质量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种高性能热轧取向硅钢钢板及其生产方法，其特征在于：RH精炼处理后钢水终点化学成分质量百分比为C：0.03-0.04％，Si：3.0-3.3％，Mn：0.06-0.09％，P：0.010-0.015％，S：0.02-0.03％，Als：0.008-0.015％，N：0.0040-0.0080％，Cu：0.25-0.35％，其余为Fe及不可避免的杂质,具体操作如下：
S1、进行铁水预处理操作；
S2、进行转炉冶炼操作，转炉冶炼时达到目标碳含量后采用硅铁预脱氧，底吹氩保持钢水液面沸腾，然后边出钢边加入硅铁、电解锰、铜板、铝粒调整至目标成分，出钢接近终了时挡渣，避免下渣后出现增钛、回锰；
S3、进行RH精炼操作，RH精炼采用氮气作为循环气体保持5-15min，待氮含量达到设定值后立即将循环气体切换为氩气，若氮含量超过目标值则通过提高真空度的方式脱氮；取样检测各成分并进行微调，每次微调后循环时间不少于3min；
S4、进行连铸操作，连铸时，开浇第一炉镇静10-15min，采用连续电磁搅拌确保铸坯获得40％以上的等轴晶，铸坯厚度220-230mm，连铸拉速0.9-1.0m/min；
S5、进行热轧操作，热轧前需要将连铸坯下线后直接送入加热炉加热，连铸坯入加热炉之前温度≥350℃，加热炉均热段温度1200-1260℃，均热时间≥60min，热轧加热炉加热后的铸坯经过4道次粗轧获得35-45mm中间坯，中间坯温度≥1050℃；中间坯经过7道次精轧获得厚度为2.0-2.5mm的热轧成品，终轧温度920-980℃；热轧成品卷取温度530-590℃。
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