CN114015837B - 一种无取向电工钢的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无取向电工钢的制造方法，包括连铸和RH精炼工序，连铸坯化学元素质量含量为C≤0.0050%、Si：0.50~2.20%、Mn：0.20~1.20%、P：0.020~0.040%、S≤0.0020%、Als≤0.0050%、Ti≤0.0005%、N≤0.0025%，余量为Fe及不可避免的杂质；且0.4≤Mn/Si≤0.6；RH精炼工序，脱碳结束后向钢中同时加入铝粒、微碳硅铁复合脱氧，使用铝粒脱除氧量与使用微碳硅铁脱除氧量之比为1/15~1/5，钢中主要生成低熔点MnO‑SiO2‑Al2O3夹杂，能被快速去除，钢水洁净度高。本发明电工钢与现有的电工钢相比，在相同磁感应强度下铁损更低。

Description

一种无取向电工钢的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电工钢的制造方法，尤其涉及一种无取向电工钢的制造方法。
背景技术
近几年，我国家用电器行业年消耗无取向电工钢400万吨～450万吨，约占全国无取向电工钢总需求的50%。随着家用电器产品能效升级步伐加快，无取向电工钢需求将集中到电冰箱、空调、新能源汽车，以及智能机器人、无人机、智能家具等新兴领域，低能耗高性能电工钢将更受青睐。
为了获得低铁损、高磁感的无取向电工钢产品，目前电工钢行业内通常向钢中添加Sn、Cu等昂贵的有益合金元素，造成制造成本大幅增加；另外一种普遍的方法就是采用热轧板常化处理，以及提高连续退火温度的加工方式，虽然可以较大程度上提高材料的磁性能，但是拉长了生产流程，增加了热能消耗，与钢铁领域低能耗、高效化生产的发展趋势不吻合。
为了降低无取向电工钢铁损，专利CN110129671B公开了一种含铈高强度无取向电工钢薄带及其制备方法，在钢中加入稀土元素Ce，增加了合金成本，不利于大批量工业生产推广。
公开号为112501407A的专利申请公开了一种高效变频压缩机用无取向电工钢板及其生产方法，其根据钢中残余有害元素V、Ti等的含量来限定常化处理的冷却速度，势必造成工艺控制难度增大，工艺稳定性变差，不利于高效化生产。
申请号201811154709.1的专利申请公开了“一种采用薄板坯无头轧制生产无取向电工 钢的方法”，其中成分设计的质量百分比为：C≤0.0080％，Si≤1.0％，Als≤0.010％，Mn≤0.5％，P≤0.05％，S≤0 .008％，N≤0.0080％，其余为铁和不可避免的杂质。其产品磁性能与传统流程和CSP流程生产产品相比，带钢头中尾铁损、磁感更均匀、稳定，但P15在4.78~5.57W/kg之间，铁损整体仍偏高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无取向电工钢的制造方法，生产的电工钢铁损P15/50在3.1~4.0W/kg，磁感应强度在1.70~1.78T，与目前同磁感级别产品相比铁损值低约1.0~2.0 W/kg，应用在家用电器电机等产品上具有绿色节能、低碳环保的优点。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种无取向电工钢的制造方法，包括：铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层；所述RH精炼工序，脱碳结束后向钢中同时加入铝粒、微碳硅铁进行复合脱氧，使用铝粒脱除氧量与使用微碳硅铁脱除氧量之比在1/15~1/5之间；
所述RH精炼结束后，钢中MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂物质量占比95%以上，各组分比例为:0.30≤MnO/SiO2≤0.60，0.10≤Al2O3/SiO2≤0.30。
上述的无取向电工钢的制造方法，所述RH精炼工序，脱氧3分钟后加入锰铁、微碳硅铁进行合金化，之后将环流气流量降低至RH真空循环时的允许最小值，打开钢包底吹，匀速将氩气流量提高至最大流量，保证炉内真空度在4.0mbar以内，循环6~8分钟后将底吹关闭，结束真空处理；之后钢水静置10~30分钟进行连铸。
上述的无取向电工钢的制造方法，所述RH精炼工序，钢包底吹初始氩气流量为5L/min，以每10s提高1L/ min的速率匀速将流量提高至最大流量，最大流量不超过15L/min。
上述的无取向电工钢的制造方法，所述转炉吹炼工序，出钢结束进行顶渣改质，改质剂成分：Al：19~24%，SiO2：47~53%，Al2O3：5~8%，CaF：12~18%，剩余为少量的CaO：2~5%；
所述连铸工序，连铸板坯化学元素质量百分比为：C：≤0.0050%、Si：0.50~2.20%、Mn：0.20~1.20%、P： 0.020~0.040%、S：≤0.0020%、Als≤0.0050%、Ti：≤0.0005%、N：≤0.0025%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；同时要求0.40≤Mn/Si≤0.60；
板坯夹杂物总量≤0.50mg/10kg，结晶器保护渣主要组分的含量：SiO2：45±5%，CaO：25±5%，Al2O3:15±2%，Na2O：12±2%，且保护渣中MgO、C的含量应：MgO≤2%，C≤3%；大包剩钢5~8吨。
上述的一种无取向电工钢的制造方法，所述铁水预脱硫工序，铁水终点硫含量≤0.001%；
所述转炉吹炼工序，吹炼终点钢水C含量控制在0.04~0.08%，O含量控制在300~600ppm，终点温度控制在1640~1680℃，出钢禁止下渣。
上述的一种无取向电工钢的制造方法，所述无取向电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小40-59um，铁损P15/50在3.1~4.0W/kg，磁极化强度J5000在1.70~1.78T。
本发明无取向电工钢成分设计中：
碳（C）：在钢中以间隙原子的形式存在，会增加晶格畸变，增加矫顽力，导致磁滞损耗增加，同时容易与钢中的Nb、V、Ti等元素结合形成细小析出物，阻碍晶粒长大，引起铁损增加，通过减少钢中残余Ti的含量，TiC对铁损的不利影响能有效减轻，出于降低生产成本考虑，钢中C含量可以适当提高，所以本专利C含量范围限制在≤0.0050%。
硅（Si）：能显著提高钢的电阻率从而降低涡流损耗，但Si含量增加会使饱和磁感应强度降低，还会降低钢的塑性和韧性，增大生产难度。同时，钢中少部分Si不可避免会与O形成SiO2，并与钢中MnO、Al2O3等结合形成复合氧化物夹杂。本专利根据钢的磁性能要求，同时为了保证钢中MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂各组分在特定区间，将Si含量范围限制在0.50~2.20%，且0.40≤Mn/Si≤0.60。
锰（Mn）：能优先与S形成MnS，降低S引起的热脆，改善热轧塑性，但铁素体相中析出的MnS颗粒细小，不利于晶粒长大，应防止粗化的MnS在轧制阶段以细小颗粒析出；少部分Mn与O结合产生MnO夹杂。本专利根据钢的磁性能要求，同时为了保证钢中MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂各组分在特定区间，将Mn含量范围限定在0.20~1.20%，且0.40≤Mn/Si≤0.60。
磷（P）：能引起冷脆，造成加工性能降低，但磷可以缩小γ区，降低铁损，本专利通过控制钢中夹杂物数量和形态，改善成品的塑性和加工性能，来克服磷对加工性能的不利影响，因此本专利将P含量范围限制在0.020~0.040%。
硫（S）：能提高磁滞损耗，降低成品的晶粒尺寸，对铁损有不利影响，本专利将S含量范围限定在≤0.0020%。
铝（Al）：对无取向电工钢的磁性能有重要的影响，作用与硅相似，可缩小γ区，促进晶粒长大，降低铁损，但铝含量为0.05~0.15％时易与钢中氮形成细小的AlN析出物颗粒，阻碍晶粒长大，提高铁损。本专利中铝在钢中主要以Al2O3夹杂形式存在，极少含量以Als形式存在，钢水中MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂主要以熔融态存在，更容易上浮去除，减轻了夹杂对钢板铁损的危害，本专利将Als含量范围限定在≤0.0050%。
钛（Ti）：在钢中会形成细小的TiC、TiN颗粒，在晶界起钉轧作用，强烈阻碍晶粒的长大，恶化成品的铁损值，本专利将Ti含量范围限定在≤0.0005%。
氮（N）：磁时效元素，影响电工钢使用寿命，并且易形成细小A1N颗粒抑制晶粒长大，提高铁损，本专利N含量范围限定在≤0.0025%。
本发明所述的无取向电工钢采用高硅、低铝、低铁损恶化元素—碳、硫、钛、氮的成分设计，通过硅来提高钢的电阻率从而降低涡流损耗；低铝成分减少了冶炼和浇铸过程中生成的AlN和Al2O3细小弥散夹杂的数量，减轻了其对晶粒长大的阻碍作用，使成品晶粒达到最佳尺寸，铁损进一步降低；通过控制成分Mn/Si，为钢中夹杂物种类、数量、尺寸的调控创造条件，结合本专利制造方法将钢中夹杂物对铁损的影响降低至最低。
本发明所述的无取向电工钢制造方法关键在于通过成分控制、顶渣改质、规定比例复合脱氧、真空环境净吹、保护浇铸等工艺将无取向电工钢中对铁损有恶化影响的夹杂物含量降至最低。
与现有技术相比，本发明的创新点及技术效果包括：
（1）成分设计：目前无取向电工钢通常利用Al元素提高电阻率，缩小γ区，促进晶粒长大，以降低铁损，但在实际生产过程中容易造成钢水中Al2O3细小夹杂含量增加，尤其是在连铸阶段二次氧化产生的Al2O3夹杂更难去除，对铁损有不利影响，更严重的情况会降低钢水可浇性，造成停浇事故。本专利成分中Al含量≤0.0050%，冶炼过程中铝合金主要是作为硅铁的补充脱氧剂使用，不参与合金化，所以生成的AlN和Al2O3细小弥散化的夹杂物数量显著减少，而且使用铝粒脱除氧量与使用微碳硅铁脱除氧量之比在1/15~1/5之间，使钢中夹杂物含量Al2O3/SiO2在0.10~0.30范围内，同时钢中成分Mn/Si 在0.40~0.60之间，能使钢中夹杂物含量MnO/SiO2在0.30~0.60范围内，所形成的MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物在1200℃以上时以熔融态存在于钢中，容易碰撞长大从钢中去除，提高钢水整体洁净度；一方面促使晶粒长大直接降低成品铁损，一方面材料韧塑性提高改善了加工性能，方便添加0.020~0.040%的P元素进一步降低铁损。简而言之，本专利成分设计方面，关键创新点在于低残余Al和合适范围的Mn/Si可以为减少钢中夹杂物数量创造有利条件，高洁净内质带来的材料韧塑性和加工性能的改善又为钢中添加P来降低铁损创造了工艺条件，极大程度上减小了无取向电工钢成品铁损。
（2）夹杂物种类调控：目前无取向电工钢夹杂物控制方法主要包括钢包顶渣改质、钙处理、添加稀土元素促使夹杂物变性等方法，存在生产成本高、夹杂物种类多样、变化复杂等问题。本专利在成分上采用超低含量S、N的设计，极大程度减轻了AlN和MnS在板坯加热后以细小弥散的夹杂析出，以及这一现象对晶粒长大和成品铁损的不利影响；更为关键的是，在此基础上，采用以硅为主（脱氧率83.3~93.8%）、少部分铝补充脱氧的方式，完成深脱氧的同时使钢中形成MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，且各组分比例在适合范围内：0.30≤MnO/SiO2≤0.60，0.10≤Al2O3/SiO2≤0.30；具有熔点低易去除的优点，同时通过转炉出钢使用微Ca含量超低碱度改质剂进行顶渣改质，降低了顶渣氧化性的同时，防止钢中生成CaO-Al2O3系夹杂物而影响MnO-SiO2-Al2O3夹杂物的组分和物理特性，而且也避免了高熔点固态的CaO-Al2O3夹杂以熔融态MnO-SiO2-Al2O3夹杂为依附粘结水口。总之，本专利提出的无取向电工钢制造方法关键在于通过规定比例的硅铝复合脱氧使钢中夹杂物主要以低熔点的MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂形式存在，转炉出钢采用微Ca含量超低碱度改质剂进行顶渣改质，钢中夹杂与炉渣的反应小，使夹杂物始终保持单一稳定的组分和物理特性，便于从钢中快速去除，提高钢水可浇性和洁净度，有效降低了成品的铁损。
（3）夹杂物去除：本专利中夹杂物的去除方式关键在于精炼RH脱氧合金化后在真空状态下进行钢包小氩气流量软吹，真空度在4.0mbar时气泡上浮速率较常压下快约19~35%，能快速捕捉初形成的熔融态MnO-SiO2-Al2O3小夹杂，以及少量AlN、MnS细小夹杂，并带到钢液上层聚集长大，形成大尺寸夹杂物，同时将环流气流量调至最小，减弱真空室内的环流效果，防止已经上浮在钢液上层的夹杂物二次卷入钢水内部，然后真空结束后通过钢水静置使得夹杂物被渣层吸附去除；另外，针对本专利产品成分和夹杂物特点单独设计的顶渣改质剂和连铸结晶器保护渣，具有粘度适中、流动性好、钢-渣反应小的特点，能够对钢水中MnO-SiO2-Al2O3夹杂物起到良好的吸附去除作用，板坯夹杂物总量≤0.50mg/10kg。总之，本专利真空净吹的夹杂物去除方法，以及单独设计的顶渣改质剂和结晶器保护渣能够将钢中主要夹杂物MnO-SiO2-Al2O3快速高效去除，板坯夹杂物总量在0.50mg/10kg以内。
本发明的有益效果为：
本发明生产的无取向电工钢的铁损P15/50在3.1~4.0W/kg，磁感应强度在1.70~1.78T，与目前同磁感级别产品相比铁损值低约1.0~2.0 W/kg，应用在家用电器上具有绿色节能、低碳环保的优点；在制造方法上，铝等合金用量较少、冶炼工艺简单高效，具有成本低廉、操作简单的优点。
附图说明
图1为实施例1生产钢板金相组织（100倍）；
图2为实施例2生产钢板金相组织（100倍）；
图3为实施例3生产钢板金相组织（100倍）；
图4为实施例4生产钢板金相组织（100倍）；
图5为实施例5生产钢板金相组织（100倍）；
图6为实施例6生产钢板金相组织（100倍）；
图7为实施例7生产钢板金相组织（100倍）；
图8为实施例8生产钢板金相组织（100倍）；
图9为实施例9生产钢板金相组织（100倍）。
具体实施方式
以下通过实施例1-实施例7对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
一种无取向电工钢钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0050%、Si：2.05%、Mn：1.20%、P： 0.024%、S：0.0018%、Als：0.0014%、Ti：0.0003%、N：0.0018%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0010%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.060%，O含量为422ppm，钢水温度1661℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入1500kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：19%，SiO2：52%，Al2O3：7%，CaF：18%，CaO：4%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2800 Nl/min，脱碳终点钢水O含量410ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是30ppm和380ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度90s后增大至14L/min，真空度保持在2.5mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置16分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比30%，SiO2质量占比58%，Al2O3质量占比12%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留5吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：47%，CaO：23%，Al2O3：14%，Na2O：14%， MgO：1%，C：1%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.24mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图1显示，实施例1生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小47um，经检验，钢板铁损P15/50在3.6W/kg，磁极化强度J5000在1.72T。
实施例2：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0039%、Si：1.04%、Mn：0.45%、P： 0.020%、S：0.0020%、Als：0.0029%、Ti：0.0003%、N：0.0010%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0005%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.079%，O含量为413ppm，钢水温度1640℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入894kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：24%，SiO2：48%，Al2O3：6%，CaF：17% ,CaO：5%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2400 Nl/min，脱碳终点钢水O含量360ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是60ppm和300ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度30s后增大至8L/min，真空度保持在2.1mbar，循环7分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置30分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比24%，SiO2质量占比61%，Al2O3质量占比15%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留8吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：45%，CaO：24%，Al2O3：16%，Na2O：11%， MgO：2%，C：2%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.11mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图2显示，实施例2生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小55um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在3.7W/kg，磁极化强度J5000在1.78T。
实施例3：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0036%、Si：2.20%、Mn：0.93%、P： 0.039%、S：0.0018%、Als：0.0015%、Ti：0.0004%、N：0.0025%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0006%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.076%，O含量为300ppm，钢水温度1678℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入1120kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：23%，SiO2：47%，Al2O3：8%，CaF：17%，CaO：5%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为3300 Nl/min，脱碳终点钢水O含量260ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是40ppm和220ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度40s后增大至9L/min，真空度保持在1.6mbar，循环7分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置17分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比29%，SiO2质量占比60%，Al2O3质量占比11%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留7吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：50%，CaO：20%，Al2O3：15%，Na2O：10%， MgO：2%，C：3%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.50mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图3显示，实施例3生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小59um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在3.1W/kg，磁极化强度J5000在1.76T。
实施例4：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0017%、Si：0.73%、Mn：0.42%、P： 0.026%、S：0.0016%、Als：0.0010%、Ti：0.0005%、N：0.0020%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0009%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.040%，O含量为600ppm，钢水温度1680℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入907kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：22%，SiO2：53%，Al2O3：8%，CaF：15%，CaO：2%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2700 Nl/min，脱碳终点钢水O含量320ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是20ppm和300ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度80s后增大至13L/min，真空度保持在2.7mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置22分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比22%，SiO2质量占比60%，Al2O3质量占比18%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留6吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：40%，CaO：29%，Al2O3：15%，Na2O：11%， MgO：2%，C：3%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.30mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图4显示，实施例4生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小53um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在3.9W/kg，磁极化强度J5000在1.75T。
实施例5：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0043%、Si：0.50%、Mn：0.20%、P： 0.029%、S：0.0008%、Als：0.0050%、Ti：0.0005%、N：0.0013%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0004%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.073%，O含量为485ppm，钢水温度1646℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入500kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：21%，SiO2：52%，Al2O3：5%，CaF：17%，CaO：5%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为3400 Nl/min，脱碳终点钢水O含量340ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是40ppm和300ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度60s后增大至11L/min，真空度保持在3.1mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置12分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比33%，SiO2质量占比55%，Al2O3质量占比12%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留6吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：42%，CaO：30%，Al2O3：13%，Na2O：11%， MgO：2%，C：2%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.22mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图5显示，实施例5生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小54um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在3.3W/kg，磁极化强度J5000在1.70T。
实施例6：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0040%、Si：1.10%、Mn：0.66%、P： 0.040%、S：0.0011%、Als：0.0030%、Ti：0.0003%、N：0.0014%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0005%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.080%，O含量为481ppm，钢水温度1642℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入785kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：23%，SiO2：53%，Al2O3：8%，CaF：12%，CaO：4%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2600Nl/min，脱碳终点钢水O含量320ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是50ppm和270ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度90s后增大至14L/min，真空度保持在2.0mbar，循环8分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置10分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比34%，SiO2质量占比60%，Al2O3质量占比6%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：49%，CaO：23%，Al2O3：14%，Na2O：10%， MgO：1%，C：3%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.15mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图6显示，实施例6生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小46um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在3.4W/kg，磁极化强度J5000在1.72T。
实施例7：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0026%、Si：1.79%、Mn：0.90%、P： 0.027%、S：0.0008%、Als：0.0023%、Ti：0.0002%、N：0.0017%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0006%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.049%，O含量为441ppm，钢水温度1646℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入1251kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：23%，SiO2：50%，Al2O3：7%，CaF：17%，CaO：3%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为3500Nl/min，脱碳终点钢水O含量380ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是30ppm和350ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度50s后增大至10L/min，真空度保持在28mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置11分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比21%，SiO2质量占比70%，Al2O3质量占比9%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留7吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：41%，CaO：26%，Al2O3：17%，Na2O：12%， MgO：2%，C：2%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.26mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图7显示，实施例7生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小40um，经检验，电工钢钢板铁损P15/50在4.0W/kg，磁极化强度J5000在1.75T。
实施例8：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0020%、Si：0.60%、Mn：0.30%、P： 0.030%、S：0.0005%、Als：0.0010%、Ti：0.0003%、N：0.0015%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0002%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.070%，O含量为400ppm，钢水温度1645℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入1000kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：23%，SiO2：48%，Al2O3：8%，CaF：16%，CaO：5%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2600 Nl/min，脱碳终点钢水O含量374ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是34ppm和340ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度50s后增大至10L/min，真空度保持在2.0mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置15分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比14%，SiO2质量占比69%，Al2O3质量占比17%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留5吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：40%，CaO：30%，Al2O3：13%，Na2O：14%， MgO：2%，C：1%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.10mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图8显示，实施例8生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小57um，经检验，钢板铁损P15/50在3.1W/kg，磁极化强度J5000在1.78T。
实施例9：
一种无取向电工钢的制造方法，包括铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼、连铸、板坯加热、热轧、酸洗连轧、连续退火、涂绝缘层工序；连铸板坯化学成分组成及质量百分含量为：C：0.0030%、Si：1.80%、Mn：0.90%、P： 0.040%、S：0.0010%、Als：0.0020%、Ti：0.0003%、N：0.0015%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
具体工艺步骤如下所述：
①铁水预脱硫：铁水进行脱硫扒渣，处理结束铁水硫含量为0.0008%；
②转炉：预脱硫处理后的铁水经过250吨转炉吹炼，吹炼终点钢水C含量为0.050%，O含量为500ppm，钢水温度1675℃，之后将钢水倒入钢包，出钢过程严格控制下渣，出钢结束向钢水表面投入1400kg顶渣改质剂，改质剂成分为Al：21%，SiO2：53%，Al2O3：8%，CaF：16%，CaO：2%；
③RH精炼：钢水运输至250吨RH精炼炉处理，真空脱碳阶段环流气流量为2500 Nl/min，脱碳终点钢水O含量420ppm，脱碳结束后加入铝粒和低碳硅铁进行复合脱氧，脱氧量分别是70ppm和350ppm，脱氧3分钟后按照钢水化学成分要求加入电解锰、微碳硅铁进行合金化，然后将环流气流量降低至1400Nl/min，打开钢包底吹，氩气流量从5L/min以每10s提高1L/min的速度100s后增大至15L/min，真空度保持在3.0mbar，循环6分钟关闭底吹结束真空处理。钢水静置16分钟后取样对夹杂物进行离线检验，结果主要为MnO-SiO2-Al2O3三元复合夹杂物，其中MnO质量占比26%，SiO2质量占比65%，Al2O3质量占比9%；
④连铸：将RH处理后的钢水吊运至大包回转台后开始浇注，将钢水注入中间包，最终大包内剩留7吨钢水，中间包通过浸入式水口使钢水流入结晶器，向结晶器加入保护渣，保护渣组分为：SiO2：50%，CaO：20%，Al2O3：17%，Na2O：10%， MgO：1%，C：2%。然后钢水经冷却、拉矫、切割成为定尺板坯。板坯取样进行夹杂物检验，夹杂物总量为0.40mg/10kg；
之后经加热、热轧、酸洗连轧、连退和涂绝缘层工序后制得电工钢成品。
图9显示，实施例9生产的电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小59um，经检验，钢板铁损P15/50在3.1W/kg，磁极化强度J5000在1.78T。
当按照本专利无取向电工钢化学成分配比，采用目前已知的制造方法（包括在CSP、常规热连轧、ESP等产线的各种工艺）生产无取向电工钢，产品磁极化强度在1.70~1.78T时，其铁损在4.1~6.5 W/kg；当按照目前已知的无取向电工钢化学成分配比，采用本专利提出的制造方法生产无取向电工钢，产品磁极化强度在1.0~1.78T时，其铁损在4.5~6.0W/kg；本发明无取向电工钢的铁损P15/50在3.1~4.0W/kg，磁感应强度在1.70~1.78T，与目前同磁感级别产品相比铁损值低约1.0~2.0 W/kg，应用在家用电器上具有绿色节能、低碳环保的优点；在制造方法上，铝等合金用量较少、冶炼工艺简单高效，具有成本低廉、操作简单的优点。

Claims (7)

1.一种无取向电工钢的制造方法，包括：铁水预脱硫、转炉吹炼、RH精炼和连铸工序；其特征在于：所述转炉吹炼工序，出钢结束进行顶渣改质，改质剂成分：Al：19~24%，SiO2：47~53%，Al2O3：5~8%，CaF2：12~18%，剩余为少量的CaO：2~5%；所述RH精炼工序，脱碳结束后向钢中同时加入铝粒、微碳硅铁进行复合脱氧，使用铝粒脱除氧量与使用微碳硅铁脱除氧量之比在1/15~1/5之间；所述连铸工序，连铸板坯中化学元素Mn与Si质量百分含量比值满足：0.40≤Mn/Si≤0.60；RH精炼结束后，钢中MnO-SiO2-Al2O3复合夹杂物质量占比95%以上，各组分比例为:0.30≤MnO/SiO2≤0.60，0.10≤Al2O3/SiO2≤0.30。
2.如权利要求1所述的无取向电工钢的制造方法，其特征在于：所述RH精炼工序，脱氧3分钟后加入锰铁、微碳硅铁进行合金化，之后将环流气流量降低至RH真空循环时的允许最小值，打开钢包底吹，匀速将氩气流量提高至最大流量，保证炉内真空度在4.0mbar以内，循环6~8分钟后将底吹关闭，结束真空处理；之后钢水静置10~30分钟进行连铸。
3.如权利要求1或2所述的无取向电工钢的制造方法，其特征在于：所述RH精炼工序，脱氧3分钟后加入锰铁、微碳硅铁进行合金化，之后将环流气流量降低至RH真空循环时的允许最小值，打开钢包底吹，钢包底吹初始氩气流量为5L/min，以每10s提高1L/ min的速率匀速将流量提高至最大流量，最大流量不超过15L/min，保证炉内真空度在4.0mbar以内，循环6~8分钟后将底吹关闭，结束真空处理；之后钢水静置10~30分钟进行连铸。
4.如权利要求1所述的无取向电工钢的制造方法，其特征在于：所述连铸工序，连铸板坯化学元素质量百分比为：C：≤0.0050%、Si：0.50~2.20%、Mn：0.20~1.20%、P： 0.020~0.040%、S：≤0.0020%、Als≤0.0050%、Ti：≤0.0005%、N：≤0.0025%，余量为Fe及其他不可避免的杂质；
板坯夹杂物总量≤0.50mg/10kg，结晶器保护渣主要组分的含量：SiO2：45±5%，CaO：25±5%，Al2O3:15±2%，Na2O：12±2%，且保护渣中MgO、C的含量应：MgO≤2%，C≤3%；大包剩钢5~8吨。
5.如权利要求1所述的无取向电工钢的制造方法，其特征在于：所述铁水预脱硫工序，铁水终点硫含量≤0.001%。
6.如权利要求1所述的无取向电工钢的制造方法，其特征在于：所述转炉吹炼工序，吹炼终点钢水C含量控制在0.04~0.08%，O含量控制在300~600ppm，终点温度控制在1640~1680℃，出钢禁止下渣。
7.如权利要求1所述的无取向电工钢的制造方法，所述电工钢金相组织为多边形铁素体，平均晶粒大小40-59um，铁损P15/50在3.1~4.0W/kg，磁极化强度J5000在1.70~1.78T。
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