CN114393038B - 一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法 - Google Patents

Abstract

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法：经转炉冶炼并浇注成坯；对铸坯加热后进行粗轧：首先确定粗轧减宽量；根据所确定的粗轧减宽量进行粗轧；进行精轧；常规进行下工序。本发明采用低温板坯加热技术，降低了板坯烧损和修炉负担，且边裂发生率比现有技术的不低于18%的基础上能降低5%以上，由此节约资源及降低能耗。

Description

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法

技术领域

本发明属于硅钢及生产方法领域，具体涉及一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法。

背景技术

高磁感取向硅钢广泛应用于变压器铁芯的制作，要求具有良好磁感和铁损等磁性能。因此，制造过程中，通过所谓的二次再结晶，提高高斯(即{110}<001>位向)方位的取向度是非常重要的手段。

为了提高取向度，首先需要利用一种被称为抑制剂的均匀弥散地分布在钢板中的第二相粒子来抑制初次晶粒的成长。常用的抑制剂有MnS、MnSe、AlN等硫化物、硒化物、氮化物等，以及Sb、Sn、Cu等晶界偏析型元素，和一些在钢中溶解度极小的物质。因此，传统制造工艺中，板坯热轧之前往往采用较高的加热温度，以保证抑制剂能完全固溶，并在热轧轧制及后续生产工序均匀细小地析出。另外一个提高取向度的关键因素是通过1次或2次冷轧及退火组合工艺，形成尺寸和分布合适的初次再结晶晶粒。

为满足以上条件，传统的取向硅钢制造工艺中，厚度100-300mm的板坯经1250℃以上的温度再加热，使抑制剂完全固溶之后，轧制成热轧卷，经常化、冷轧、脱碳退火，涂布以MgO为主成分的退火隔离剂后进行二次再结晶及净化，得到最终成品。

随着节能降耗要求的增加，对取向硅钢高磁感、低铁损的要求也随之增加，取向硅钢制造技术也逐渐向着薄规格、高硅含量方向发展，并开发出细化磁畴技术以进一步降低铁损。此外，为避免高温加热导致的高能耗，减少加热炉内板坯烧损，开发出一种被称为低温板坯加热技术的取向硅钢制造技术。与传统制造工艺相比，其热轧之前的板坯加热温度更低，一般低于1150℃。但存在在此温度下，热轧加热时抑制剂不能完全固溶，在后续的轧制和退火工序中析出的抑制剂数量不足。因此，后续一般在冷轧后增加渗氮处理来增加抑制剂的数量，进而获得尺寸、数量、分布均合适初次再结晶晶粒，最终得到具有良好磁性能的高磁感取向硅钢成品。

上述取向硅钢制造工序中，除了良好的磁特性以外，能以较低的成本稳定地生产也是非常重要的考量。对热轧工序来说，改善热轧卷表面质量，防止边裂是提高综合成材率的基础。

关于防止热轧边裂，经检索：

中国专利公开号为CN108193037B的文献，认为热轧加热炉内第二加段和均热段加热温度过高或加热时间过长，晶粒过度粗大，热轧将产生严重的边裂缺陷。因此，基于控制晶粒过度长大的角度出发，提出的措施包括：板坯进入加热炉前的表面温度不低于300℃；第一加热段炉气温度为1160℃～1250℃；第二加热段和均热段炉气温度为1270℃～1330℃，加热时间为80分钟～200分钟，停留不动的时间不超过30分钟；热轧成品边部平均晶粒尺寸不大于72μm；精轧终轧温度为880℃～960℃；卷取温度为500℃～620℃；七机架精轧机组张力的合理控制。该方法中，为了保证抑制剂固溶，其加热温度高达1330℃，势必增加板坯烧损和修炉负担，也会增加板坯氧化，更容易导致热轧卷表面缺陷。此外，为了保证抑制剂的完全固溶，高温下需要满足一定的时间，这种情况下粗大的铸态晶粒更容易长大，实际生产中较难控制晶粒尺寸。

中国专利公开号为CN103484643B的文献，认为Si含量增加，钢的韧性和热导率随之下降，在加热或冷却过程容易导致铸坯中形成严重的内裂，特别是铸坯角部受三维传热影响，更容易出现裂纹。该裂纹在随后的轧制力作用下扩展从而演变成边裂缺陷。因此，该方法从控制铸坯角部入炉温度以及加热炉内预热段和一加热段温度以及精轧轧制过程温度等一系列措施入手，避免铸坯角部裂纹的产生和发展，来减少热轧边裂的发生。该方法对因铸坯本身缺陷导致的边裂有一定的改善效果，但对改善非铸坯本身缺陷导致的边裂基本无效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种适用于低温铸坯加热，且热轧板边裂发生率至少降低5％及以上的低温高磁感取向硅钢的热轧方法。

实现上述目的的技术措施

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1)经转炉冶炼并浇注成坯；

2)对铸坯加热至不低于1100℃后进行粗轧：

A、首先确定粗轧减宽量，粗轧减宽量按照以下公式进行控制：

当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.30～2.49％控制；

当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.50％进行控制；

式中：

Wc—表示为粗轧前的铸坯中心部位的宽度，单位为：mm；

W_u—表示为粗轧前的铸坯上表面的宽度，单位为：mm；

W_b—表示为粗轧前的铸坯下表面的宽度，单位为：mm；

所述粗轧减宽量为：粗轧前与粗轧后板坯宽度之差的绝对值再与粗轧前板坯宽度的百分比值；

B、根据A中所确定的粗轧减宽量进行粗轧，并控制粗轧结束温度在960～1045℃；

3)进行精轧，并控制终轧温度在860-960℃；

4)常规进行下工序。

优选地：当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.33～2.41％控制；当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.54％进行控制。

其在于：所适用的低温高磁感取向硅钢的C含量在0.01～0.06wt％，Si含量在2.5～4.0％的取向硅钢的生产。

本发明主要工艺的作用

本发明之所以限定铸坯加热至不低于1100℃，是为了使轧制过程中终轧温度不低于860℃。终轧温度低于860℃，热轧卷热塑性显著下降，且抗拉强度显著增加，增加轧制控制难度，不利于边裂控制。考虑到加热炉到轧制结束的过程温降及板坯温度均匀性要求，因此，限定板坯加热温度不低于1100℃。

本发明之所以在粗轧阶段，粗轧减宽量按照以下公式进行控制：

当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.30～2.49％控制；当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.50％进行控制；优选地：当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.33～2.41％控制；当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.54％进行控制，是由于本申请人在生产过程中，发现边裂发生率随粗轧减宽量的增加有下降趋势，特别是粗轧减宽量超过2.50％后，边裂发生率稳定在较低水平。此外，在粗轧减宽量在2.40～2.50％时，边裂发生率波动较大；然而减宽量在2.30-2.40％时，边裂发生率也相对较低。进一步研究还发现，粗轧减宽量低于2.50％时，这部分板坯最小宽度与粗轧减宽量高于2.50％的板坯最大宽度相当。经硫印检测，发现这部分板坯的上、下表面宽度之和与中心部的宽度之比小于0.505。

需要说明的是：当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，其粗轧减宽量也可以控制在2.3％以下，只是难以控制。

所述粗轧减宽量为：粗轧前、后板坯宽度之差的绝对值与粗轧前板坯宽度的百分比值。

其机理目前尚不明确，但本申请人推测，这可能与板坯边部轮廓形状有关。一般来说，热轧粗轧之前，立辊初始开度由模型根据成品规格、板坯成分、温度等参数计算，受响应时间、设备精度等影响，粗轧轧制过程中，立辊开度一般不进行实时调整。在这种生产条件下，作为与立辊直接接触的板坯边部，其轮廓形状直接影响板坯边部的应力应变状态。由于受到诸多冶金因素的影响，连铸浇铸成的板坯边部存在一定的鼓肚，往往表现为板坯中心部位宽度大于上、下表面宽度。当存在鼓肚的板坯进行粗轧时，鼓肚的程度不同，轧制过程中板坯边部受挤压作用产生鼓形变形，与立辊的接触由面接触变成点接触，其应变程度和速度随板坯轮廓形貌不同而变化，板坯边部的应力和应变状态差异较大。当鼓肚量较大时，粗轧过程中，板坯受挤压变形时导致的边部鼓形变形更为严重，板坯宽度方向的应变增加，应力向鼓形变形的前端集中，对立辊的作用力随之增加，从而使板坯边部沿轧向的张力增加，增加了产生边裂的风险。为抵消这部分鼓形变形，需要相对较大的立辊减宽量；另外，当板坯鼓肚量较小时，板坯断面更接近矩形，粗轧时板坯受挤压变形导致的边部鼓形形变相对较小，此时可以适当减小立辊减宽量，使板坯边部的张应力相对更均匀。

本发明之所以限定取向硅钢中C含量在0.01～0.06wt％，是由于C能显著扩大α和γ两相区，C低于0.01％，两相区较小，热轧过程中容易发生相变，轧制力和应变变化大，对热轧板形控制不利。高于0.06％使后工序脱碳困难，成品容易产生细晶，对磁性不利。

限定Si含量在2.5～4.0％，是由于Si能显著提高钢板电阻率，降低成品铁损，是高磁感取向硅钢最重要的元素之一。Si超过4.0％显著降低延展性，对冷轧不利；Si低于2.5％时电阻率下降，二次再结晶退火后容易产生α到γ相变，使成品晶粒随机化，恶化铁损。

本发明与现有技术相比，采用低温板坯加热技术，降低了板坯烧损和修炉负担，且边裂发生率比现有技术的不低于18％的基础上能降低5％以上，由此节约资源及降低能耗。

具体实施方式

下面对本发明做详细具体的说明：

说明：

1、以下实施例除实施例1采用了对比例外，其余实施例不需要对比例列出；

2、实施例1是在同一工艺条件下试验生产了13卷及5例对比例；其余实施例也是在同一实验条件下进行的；

3、各实施例试验钢的C含量均在0.01～0.06wt％范围内任一值，Si含量均在2.5～4.0％范围内任一值。

实施例1

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1)经转炉冶炼并浇注成坯；

2)对铸坯加热至1106℃后进行粗轧：

3)粗轧，控制粗轧结束温度在983℃，根据板坯宽度计算宽度比，由于宽度比经计算为0.505，故设置粗轧减宽量为2.56％，具体如下表1；

4)进行精轧，终轧温度为893℃；

5)常规进行下工序。

本实施所试验生产的13卷试验钢及5例对比例钢，经表面检测，结果如下表1；试验生产的13卷，有1卷发生边裂，边裂发生率为7.69％，与现有技术的减宽量控制在2.1％时相比，边裂发生率降低8.98％。

表1为本实施的实验的13卷及与比较例的边裂发生情况

实施例2

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1)经转炉冶炼并浇注成坯；

2)对铸坯加热至1115℃后进行粗轧：

3)粗轧，控制粗轧结束温度在990℃，根据板坯宽度计算宽度比，宽度比在0.503，故设置粗轧减宽量为2.34％，具体如下表2；

4)进行精轧，并终轧温度为920℃；

5)常规进行下工序。

本实施所试验生产的11卷试验钢，经表面检测，结果如下表2。本实施例试验生产的11卷，有1卷发生边裂，边裂发生率为9.09％；其宽度比为0.503，故确定减宽量在2.34％，相比，边裂发生率降低了5.20％。

表2本实施的实验的11卷的边裂发生情况

实施例3

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1)经转炉冶炼并浇注成坯；

2)对铸坯加热至1150℃后进行粗轧：

3)粗轧，控制粗轧结束温度在1000℃，根据板坯宽度比设置粗轧减宽量，具体如下表3；

4)进行精轧，终轧温度为908℃；

5)常规进行下工序。

本实施所试验生产的6卷试验钢，经表面检测，结果如下表3。本实施例试验生产的6卷，无1卷发生边裂，边裂发生率为0％；其宽度比为0.506，故确定减宽量在2.6％。

表3本实施的实验的6卷的边裂发生情况

实施例4

一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1)经转炉冶炼并浇注成坯；

2)对铸坯加热至1135℃后进行粗轧：

3)粗轧，控制粗轧结束温度975℃，根据板坯宽度比设置粗轧减宽量，具体如下表4；

4)进行精轧，终轧温度为900℃；

5)常规进行下工序。

本实施所试验生产的10卷试验钢，经表面检测，结果如下表3。本实施例试验生产的10卷，无1卷发生边裂，边裂发生率为0％；其宽度比为0.502的，则确定减宽量在2.3～2.42％之间；其宽度比为≥0.505的，则确定减宽量在不低于2.5％取值。

表4本实施的实验的10卷的边裂发生情况

以上实施例仅为最佳例举，并非对本发明的保护范围限定。

Claims (3)

1.一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其步骤：

1）经转炉冶炼并浇注成坯；

2）对铸坯加热至不低于1100℃后进行粗轧：

A、首先确定粗轧减宽量，粗轧减宽量按照以下公式进行控制：

当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.30~2.49%控制；

当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.50%进行控制；

式中：

Wc—表示为粗轧前的铸坯中心部位的宽度，单位为：mm；

W_u—表示为粗轧前的铸坯上表面的宽度，单位为：mm；

W_b—表示为粗轧前的铸坯下表面的宽度，单位为：mm；

所述粗轧减宽量为：粗轧前与粗轧后板坯宽度之差的绝对值再与粗轧前板坯宽度的百分比值；

B、根据A中所确定的粗轧减宽量进行粗轧，并控制粗轧结束温度在960~1045℃；

3）进行精轧，并控制终轧温度在860-960℃；

4）常规进行下工序。

2.如权利要求1所述的一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其特征在于：当Wc/(Wu+Wb)<0.505时，粗轧减宽量按照2.33~2.41%控制；当Wc/(Wu+W_b)≥0.505时，粗轧减宽量按照不低于2.54%进行控制。

3.如权利要求1所述的一种低温高磁感取向硅钢的热轧方法，其特征在于：所适用的低温高磁感取向硅钢的C含量在0.01~0.06wt%，Si含量在2.5~4.0%的取向硅钢的生产。