CN114990448B - 无取向电工钢材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种无取向电工钢材及制备方法。无取向电工钢材包括如下质量百分含量的组分：C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.001％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。本申请通过合理控制无取向电工钢材中各化学成分的含量，降低无取向电工钢的铁损，保证薄板坯连铸过程中的可浇性，提高生产效率，从而降低成本。

Description

无取向电工钢材及其制备方法
技术领域
本申请涉及电工钢领域，具体涉及一种无取向电工钢材及其制备方法。
背景技术
无取向电工钢作为旋转机械中重要的铁芯材料，其对旋转机械的工作效率具有重大的影响，因此，要求无取向电工钢具有优异的磁特性，从而提高旋转机械的工作效率。
无取向电工钢的磁特性主要以铁损和磁感应强度进行评价。铁损是指在特定磁感应强度与频率下发生的能量损失，磁感应强度是指在特定磁场下获得的磁化的程度。铁损越低且磁感应强度越高，就能够制造在相同条件下工作效率越高的旋转机械，因而制造具有低铁损和磁感应强度的无取向电工钢极为重要。
现有技术生产的无取向电工钢合金具有成本高、连浇炉数短、拉速较低、铁损高等缺点。
发明内容
本申请提供一种无取向电工钢材及其制备方法，旨在降低无取向电工钢材铁损高以及生产成本高的问题。
一方面，本申请实施例提供了一种无取向电工钢材包括如下质量百分含量的组分：C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.001％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
另一方面，本申请实施例提供了一种无取向电工钢材的制备方法，包括：在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理，得到精炼钢液，硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.05％～0.25％，Si：72％～80％，Ti：0.05％～0.2％，Ca：1.0％～4.0％，其余为Fe和不可避免的微量元素；对精炼钢液连铸，得到铸坯；对铸坯进行后续工序处理，得到无取向电工钢材，无取向电工钢材包括如下质量百分含量的组分：C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.001％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
可选地，在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理步骤中，在钢液中加入铝之后等待t1时间再加入硅铁合金，其中t1的取值范围为4min～8min，在加入硅铁合金之后钢水循环t2时间，其中t2的取值范围为8min～12min。
可选地，对精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤包括：在连铸扇形段进行液芯压下处理，液芯压下量h的取值范围为4mm～6mm；在连铸扇形段采用强冷方式进行冷却，二冷水比水量的取值范围为2.5L/kg～2.8L/kg，铸坯的拉速v的取值范围为5.0m/min～5.8m/min。
可选地，对精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤中，中包过热度的取值范围为15℃～35℃，中包使用电工钢保护渣。
可选地，后续工序还包括对铸坯进行热连轧，得到热轧钢；其中热连轧包括加热处理、轧制和卷取，热连轧的工艺参数包括：入炉温度为800℃～900℃，加热处理的加热温度为1130℃～1170℃，出炉温度为1080℃～1120℃；轧制的终轧温度为890℃～930℃；卷取的卷取温度为720～760℃；对热轧板进行缓冷处理，得到冷却钢；其中，缓冷时间t3≥48h；对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢材。
可选地，在对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢材的步骤中，冷轧相对压下率满足75％～85％。
可选地，在对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢材的步骤中，连续退火的工艺参数包括：退火温度为820℃～840℃，保温时间为1min～2min，退火速度为50m/min～65m/min。
可选地，在对钢液进行RH真空处理，得到精炼钢液的步骤前，还包括冶炼工艺，冶炼工艺包括：
脱硫站处理和转炉钢水冶炼处理，其中，脱硫站处理步骤中，出站硫的质量百分含量≤0.0015％，出站温度≥1280℃；转炉钢水冶炼处理步骤中，出钢碳的质量百分含量为0.02％～0.06％，出钢氧的质量百分含量为0.05％～0.080％，出炉温度为1650℃～1700℃。
可选地，还包括对无取向电工钢材涂覆涂层，涂层为半有机涂层。
与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
本申请通过合理控制无取向电工钢材中各化学成分的含量，降低无取向电工钢的铁损，保证薄板坯连铸过程中的可浇性，提高生产效率，从而降低成本。Si、Mn、P、Al可提供退火时晶粒长大具备的驱动能，随着晶粒的长大，晶界数量减少，畴壁移动阻力减小，可以降低铁损。增加无取向电工钢中Si、Mn、P、Al的含量，提升无取向电工钢的磁特性。C、S、N、Ti会使点阵严重畸变，引起大的内应力，对晶粒长大和织构组分有负面影响，特别是细小弥散状的MnS、AlN、Ti(CN)等析出物明显阻碍退火时的晶粒长大。减少无取向电工钢中C、S、N、Ti的含量，可降低降低铁损，提升无取向电工钢的磁特性。Ca可使夹杂物变性，可解决因夹杂物引发的中间包塞棒上涨、水口结瘤，最终导致大包死流、生产中断的问题，保证薄板坯连铸过程中的可浇性。
具体实施方式
为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
薄板坯连铸连轧技术具有工艺流程短、板坯薄、生产节奏快等工艺特点，与传统常规厚板坯工艺流程比，薄板坯连铸连轧技术生产的无取向电工钢在不增加任何新工艺设备或合金成本的前提下具有磁感高的优势，因此该工艺也广泛应用于无取向电工钢的生产。
无取向电工钢是含碳很低的硅铁软磁合金，是一种具有低铁损和高磁感强度的钢种。发明人注意到，现有薄板坯连铸连轧生产无取向电工钢的工艺具有钢液连浇性差，生产成本高，磁特性差的缺点。
基于此，发明人进行了大量的研究，旨在在充分利用薄板坯连铸连轧技术优点的基础上，生产出一种低成本高效高质量的含钙无取向电工钢材。
无取向电工钢材
一方面，本申请的实施例提供一种无取向电工钢材，包括如下重量百分含量的组分：
C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.001％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
本申请的技术方案中，通过合理控制无取向电工钢材中各化学组成的含量，使其具有较低的铁损，保证薄板坯连铸过程中的可浇性。而且，无取向电工钢中各化学组成的含量合理控制，能够提升无取向电工钢材的磁特性。
以下对本申请技术方案中的化学组成及含量进行详细的说明。
C：碳为有害元素，碳量增加，铁损P15值增大，因此要求成品中的碳含量尽可能低，本申请将碳含量控制在0.0015％～0.0035％范围内。
根据本申请的实施方式，C元素含量为0.0015％、0.0017％、0.0019％、0.0021％、0.0023％、0.0025％、0.0027％、0.0029％、0.0031％、0.0033％或0.0035％，当然，C元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
Si：硅对无取向电工钢材的组织、织构及磁性能具有决定性的影响。随着硅含量增加，电阻率提高，奥氏体相区缩小，涡流损耗降低，晶粒粗化，磁滞损耗降低，使铁损值降低同时磁感值也降低；硅能使钢中杂质元素危害降低，使碳石墨化，降低碳对磁性能的有害影响；硅与氧有亲和力，起脱氧作用，与氮形成氮化硅，降低钢中氮的溶解度。综合考虑各影响因素本申请将硅含量控制在0.50％-0.95％。
根据本申请的实施方式，Si元素含量为0.50％、0.55％、0.60％、0.65％、0.70％、0.75％、0.80％、0.85％、0.90％、或0.95％，当然，Si元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
Mn：Mn与S会形成MnS，MnS具有较好的高温塑性，有利于提高无取向电工钢材的加工性能。当Mn添加量低于0.15％时，MnS会析出，导致无取向电工钢材的磁性下降。当Mn添加量高于0.5％时，则助长对磁性不利的{111}集合组织的形成，同时锰能够扩大奥氏体相区，促使MnS夹杂长大，有利于后续晶粒长大，从而导致无取向电工钢材的磁感应强度下降。综合各影响因素本申请将锰含量控制在设置在0.15％～0.5％范围内。
根据本申请的实施方式，Mn元素含量为0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％、0.45％或0.50％，当然，Mn元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
S：硫是有害元素，形成细小的MnS夹杂会阻碍晶粒长大，铁损值升高，S的影响主要是硫在电工钢中对磁性有害影响均与基质中存在硫化锰的微细质点及晶界上存在自由硫有关。Mn和S的影响主要是因为钢中过饱和的Mn、S会以MnS粒子的形式弥散析出，造成铁损的升高，因此本申请将硫含量控制在0～0.005％范围内。
P：磷能缩小γ区，促使晶粒长大，起到降低铁损的作用，而且在晶界偏析，磷沿晶界偏聚可提高(100)组分和减少(111)组分，改善集合组织，起到提高磁感应强度的作用。此外，磷还可以提高硬度，改善冲片性能。本申请将磷含量控制在0.060％～0.095％范围内。
根据本申请的实施方式，P元素含量为0.060％、0.065％、0.070％、0.075％、0.080％、0.085％、0.090％或0.095％，当然，P元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
Al：铝与硅的作用相似，可以提高电阻率，缩小奥氏体相区和促使晶粒长大，其含量达到一定量后可形成粗大的AlN，改善织构，降低铁损和使各向异性减少。含铝量达到一定数量，会使钢粗化并促使碳石墨化。本申请将铝含量控制在0.15％-0.40％范围内。
根据本申请的实施方式，Al元素含量为0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％或0.45％，当然，Al元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
Ti：钛为有害元素。钛含量超出一定量时，析出的Ti(CN)钉轧晶界，阻碍晶粒长大，晶粒明显细化，铁损增加，磁感降低，本申请将钛含量控制在0.0015～0.0030％范围内。
N：氮是有害元素，易形成细小AlN质点抑制晶粒长大。加热、热轧和退火工艺的一个重要目的是防止析出细小AlN，或使钢中已存在的化AlN粗化，本申请将氮含量控制在0.0030％范围内。
Ca：钙可使夹杂物变性，例如Ca可以与Al夹杂物形成钙铝酸盐，钙铝酸盐熔点低，在钢液中为液态，可解决因夹杂物引发的中间包塞棒上涨、水口结瘤，最终导致大包死流、生产中断的问题，保证薄板坯连铸过程中的可浇性；同时钢液中含有钙元素抑制了钢中MnS、AlN等第二相析出物的长大，有利于提高产品磁性能。本申请将钙含量控制在0.001～0.013％范围内。
根据本申请的实施方式，Ca元素含量为0.001％、0.002％、0.003％、0.005％、0.007％、0.009％、0.010％、0.011％、0.012％或、0.013％，当然，Ca元素的含量也可以是以上数值的任意组合范围。
杂质元素C、S、N、Ti对铁损最有害，这都使点阵严重畸变，引起大的内应力。成品要求此类元素应尽量低，它们对晶粒长大和织构组分有很坏的影响，特别是细小弥散状的MnS、AlN、Ti(CN)等析出物明显阻碍退火是的晶粒长大。本申请将C+S+N+Ti总含量控制在0.012％范围内。
本申请通过合理控制无取向电工钢材中各化学成分的含量，可以降低无取向电工钢的铁损，保证薄板坯连铸过程中的可浇性，提高生产效率，从而降低成本。Si、Mn、P、Al可提供退火时晶粒长大具备的驱动能，随着晶粒的长大，晶界数量减少，畴壁移动阻力减小，可以降低铁损。增加无取向电工钢中Si、Mn、P、Al的含量，提升无取向电工钢的磁特性。C、S、N、Ti会使点阵严重畸变，引起大的内应力，对晶粒长大和织构组分有负面影响，特别是细小弥散状的MnS、AlN、Ti(CN)等析出物明显阻碍退火时的晶粒长大。减少无取向电工钢中C、S、N、Ti的含量，可降低降低铁损，提升无取向电工钢的磁特性。Ca可使夹杂物变性，例如Ca可以与Al夹杂物形成钙铝酸盐，钙铝酸盐熔点低，在钢液中为液态，可解决因夹杂物引发的中间包塞棒上涨、水口结瘤，最终导致大包死流、生产中断的问题，保证薄板坯连铸过程中的可浇性。
无取向电工钢的制备方法
另一方面，本申请的实施方式提供一种用于制备上述无取向电工钢材的方法，包括如下步骤：
在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理，得到精炼钢液，硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.05％～0.25％，Si：72％～80％，Ti：0.05％～0.2％，Ca：1.0％～4.0％，其余为Fe和不可避免的微量元素；
对精炼钢液连铸，得到铸坯；
对铸坯进行后续工序处理，得到无取向电工钢材，无取向电工钢材包括如下质量百分含量的组分：C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.001％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
根据本申请的实施方式，在无取向电工钢材中引入Ca元素，使夹杂物变性，例如Ca可以与Al夹杂物形成钙铝酸盐，钙铝酸盐熔点低，在钢液中为液态，可以解决因夹杂物引发的中间包塞棒上涨、水口结瘤，最终导致大包死流、生产中断的问题，保证薄板坯连铸过程中的可浇性；同时钢液中含有钙元素抑制了钢中MnS、AlN等第二相析出物的长大，有利于提高产品磁性能，本申请将钙含量控制在0.001～0.013％范围内。
本申请的实施例通过优化产品成分体系，以使无取向电工钢材适用于高速的连铸生产，同时保持其质量稳定，成分设计遵循三个原则：合适的有益元素Si、Mn、P、Al保证退火时晶粒长大具备的驱动能；较低的C、S、N、Ti，保证钢质纯净且合适的合金成本，满足磁性能要求；不增加钙处理工艺的前提下，使用含Ca硅铁合金替代钙处理工艺，保证钢中有一定Ca含量保证连浇性，简化了RH真空处理步骤，增加连浇炉数，进而降低成本。
在一些实施方式中，在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理步骤中，在钢液中加入铝之后等待t1时间再加入硅铁合金，其中t1的取值范围为4min～8min，在加入硅铁合金之后钢水循环t2时间，其中t2的取值范围为8min～12min。
具体地，转炉钢水出炉后由钢包盛装，经钢包车送至处理工位，第一次测温定氧取样确定来钢条件，钢包车顶升到位后保证合适的插入管插入深度后开启真空泵循环系统抽真空，6～7min后真空度达到极限真空(≤133Pa)，根据来钢的钢水初始成分、进站温度和氧含量进行脱气、脱碳和温度调整，脱碳结束后，当钢水中碳含量达到要求后，加铝块进行脱氧并合金化，极限真空循环4min～8min后，再加入专用的含Ca的硅铁合金和其它合金例如金属锰等，所有合金加完后在极限真空度下净循环8-12min破空出站，RH处理结束，真空室复压前最终取样、测温定氧，合格精炼钢水被运至连铸拉坯轧制。
根据本申请的实施方式，加入铝块后极限真空循环4min～8min后，和加入硅铝合金及其他合金后极限真空度下净循环8-12min，可以使形成的夹杂物上浮，有利于形成表面质量较好的钢材，从而提高钢材质量。
在一些实施方式中，对精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤包括：在连铸扇形段进行液芯压下处理，液芯压下量h的取值范围为4mm～6mm；在连铸扇形段采用强冷方式进行冷却，二冷水比水量的取值范围为2.5L/kg～2.8L/kg，铸坯的拉速v的取值范围为5.0m/min～5.8m/min。
薄板坯连铸连扎的液芯压下技术是在铸坯出结晶器下口后，即开始逐渐收缩二冷区的辊缝，将铸坯压缩到适当的厚度，以适应后面的连轧对厚度的要求，合理的液芯压下还能细化铸坯内部组织，减轻铸坯内部偏析，提高铸坯的内部质量。根据本申请的实施方式，将液芯压下量控制在4mm～6mm，可以提高钢材的质量，从而提升磁性能。
根据本申请的实施方式，在连铸扇形段采用强冷方式进行冷却，二冷水比水量的取值范围为2.5L/kg～2.8L/kg，可以加快无取向电工钢材铸坯的冷却速度，可以避免铸坯在较高拉速下生产时出现漏钢现象，配合较高的拉速，例如拉速为5.0m/min、5.2m/min、5.4m/min、5.6m/min或5.8m/min，可以加快生产速度，提高生产效率，从而降低成本。
在一些实施方式中，对精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤中，中包过热度的取值范围为15℃～35℃，中包使用高硅质的保温覆盖剂，使用电工钢保护渣。
根据本申请的实施例，连铸使用的连浇中包过热度为15℃～35℃，可以搭配本申请的连铸速度进行连铸，保证无取向电工钢的强度和铁损。连浇中包可以使用的碱性覆盖剂以及电工钢保护渣对其中的钢液进行保护。
在一些实施方式中，后续工序还包括对铸坯进行热连轧，得到热轧钢；其中热连轧包括加热处理、轧制和卷取，热连轧的工艺参数包括：入炉温度为800℃～900℃，加热处理的加热温度为1130℃～1170℃，出炉温度为1080℃～1120℃；轧制的终轧温度为890℃～930℃；卷取的卷取温度为720～760℃；对热轧板进行缓冷处理，得到冷却钢；其中，缓冷时间t3≥48h；对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢材。
根据本申请的实施方式，对板坯进行热连轧的过程中，质量合格的板坯采用堆垛缓冷或直接热轧模式送入加热炉进行加热，加热并保温足够时间。加热温度高，热轧塑性好，但产品磁性降低；加热温度低，塑性差，但磁性高，因此在轧机能力允许条件下，加热温度应尽量低，以防止钢中MnS、AlN等第二相析出物固溶，因固溶后在热轧过程中由于固溶度随钢板温度降低而下降，又以细小弥散析出而阻碍退火时晶粒长大，{111}组分增多，磁性变坏。
根据本申请的实施方式，热轧的主要目的是使板坯的析出物充分析出和长大，故采用低加热温度，较高的卷取温度是保证卷取后析出物进一步长大。
根据本申请的实施方式，对热轧板进行缓冷的过程中，高温卷取后热轧板中有大量AlN、MnS等第二相析出物析出，为促进析出物在退火后长大，在热轧卷下线后要求钢卷进行缓慢冷却，时间不低于48h。例如，缓冷时间为48h、49h、50h、52h、55h或60h等。
根据本申请的实施方式，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。
根据本申请的实施方式，退火的主要目的是冷轧带钢通过再结晶消除冷轧工序产生的应变和促使晶粒长大，使钢板充分再结晶，以保证磁性能符合要求条件。对钢材进行连续退火，相对于一次退火工序来说，所获得的无取向电工钢不仅结构强度没有影响，而且能够进一步降低铁损，提高无取向电工钢的磁感应强度。
在一些实施方式中，在对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢的步骤中，冷轧相对压下率满足75％～85％。例如，压下率为75％、78％、80％、82％和85％。根据本申请的实施方式，将压下率设置为75％～85％颗粒均匀性增加，有利于降低成品铁损。
在一些实施方式中，在对冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到无取向电工钢的步骤中，连续退火的工艺参数包括：退火温度为820℃～840℃，保温时间为1min～2min，退火速度为50m/min～65m/min。
根据本申请的实施方式，无取向电工钢材的退火温度过高和时间过长，会导致无取向电工钢的磁感应强度不能满足要求，而退火温度过低和时间过短，会导致无取向电工钢的铁损偏高。因此，将退火温度设置为820℃～840℃，保温时间设置为1min～2min，可进一步降低无取向电工钢的铁损和提高其磁感应强度。
在一些实施方式中，在对钢液进行RH真空处理，得到精炼钢液的步骤前，还包括冶炼工艺，冶炼工艺包括：
脱硫站处理和转炉钢水冶炼处理，其中，脱硫站处理步骤中，出站硫的质量百分含量≤0.0015％，出站温度≥1280℃；转炉钢水冶炼处理步骤中，出钢碳的质量百分含量为0.02％～0.06％，出钢氧的质量百分含量为0.05％～0.080％，出炉温度为1650℃～1700℃。
在一些实施方式中，还包括对无取向电工钢涂覆涂层，涂层为半有机涂层。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
无取向电工钢材包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0019Wt％；Si：0.50Wt％；Mn：0.22Wt％；P：0.071Wt％；S：0.0037Wt％；Al：0.48Wt％；N：0.0019％；Ti：0.0023％；Ca：0.0021％；C+S+N+Ti：0.0098％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C含量为0.043％；温度1664℃，终点[O]含量0.0597％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1608℃，进站[O]含量0.050％，脱碳终点[O]为0.032％，加铝后等待4min后再加硅铁合金，加入硅铁合金后钢水循环时间9min，钢水处理周期25min，其中硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.25％，Si：72％，Ti：0.2％，Ca：1.2％，其余为Fe和不可避免的微量元素。
连铸：液芯压下量为5mm，中包过热度24℃，拉速5.2m/min，二冷水比水量控制在2.55L/kg，使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表1实施例1热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000121
酸洗冷连轧：将卷号为实施例1-1～1-9的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为80％。
退火和涂层：实施例1-1～1-9退火温度均为830℃，保温时间均为1.5min，区别在于实施例1-1～1-2的退火速度为63m/min，和实施例1-3～1-9的退火速度为53m/min。
实施例2
无取向电工钢，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0023Wt％；Si：0.67Wt％；Mn：0.27Wt％；P：0.072Wt％；S：0.0038Wt％；Al：0.27Wt％；N：0.0028％；Ti：0.0017％；Ca：0.0055％；C+S+N+Ti：0.0106％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.045％；温度1674℃，终点[O]含量0.069％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1610℃，进站[O]含量0.058％，脱碳终点[O]为0.035％，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，其中硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.20％，Si：78％，Ti：0.18％，Ca：1.6％，其余为Fe和不可避免的微量元素。
连铸：浇次第25炉，液芯压下量为5mm，中包过热度21℃，拉速5.5m/min，二冷水比水量控制在2.6L/kg，使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表2实施例2热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000131
酸洗冷连轧：将卷号为实施例2-1～2-10的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为81％。
连续退火：实施例2-1～2-10的退火温度均为825℃；保温时间均为2min，区别在实施例2-1、2-9和2-10的退火速度均为60m/min，实施例2-2～2-8的退火速度均为50m/min。
实施例3
无取向电工钢材，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0029Wt％；Si：0.69Wt％；Mn：0.24Wt％；P：0.075Wt％；S：0.0035Wt％；Al：0.30Wt％；N：0.0019％；Ti：0.0022％；Ca：0.0125％；C+S+N+Ti：0.0105％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.055％；温度1682℃，终点[O]含量0.061％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1615℃，进站[O]含量0.055％，脱碳终点[O]为0.036％，加铝硅时间间隔4min，合金化后钢水净循环时间10min，钢水处理周期28min，其中硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.21％，Si：76％，Ti：0.15％，Ca：2.5％，其余为Fe和不可避免的微量元素。
连铸：浇次第28炉，液芯压下量为5mm，中包过热度25℃，拉速5.8m/min，二冷水比水量控制在2.8L/kg。使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表3实施例3热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000141
酸洗冷连轧：将卷号为实施例3-1～3-10的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为82％。
连续退火：实施例3-1～3-10的退火温度均为830℃；保温时间均为1.5min，退火速度均为60m/min。
实施例4
无取向电工钢材，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0017Wt％；Si：0.95Wt％；Mn：0.26Wt％；P：0.026Wt％；S：0.0041Wt％；Al：0.29Wt％；N：0.0019％；Ti：0.0019％；Ca：0.0012％；C+S+N+Ti：0.0096％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.035％；温度1662℃，终点[O]含量0.071％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1605℃，进站[O]含量0.065％，脱碳终点[O]为0.038％，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，其中硅铁合金包括如下质量百分含量的组分：C：0.15％，Si：80％，Ti：0.12％，Ca：4.0％，其余为Fe和不可避免的微量元素。
连铸：浇次第15炉，液芯压下量为5mm，中包过热度30℃，拉速5.1m/min，二冷水比水量控制在2.5L/kg。使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表4实施例4热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000151
酸洗冷连轧：将卷号为实施例4-1～4-7的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为80％。
连续退火：实施例4-1～4-7退火温度为820℃；保温时间均为1.5min，区别在于实施例4-1～4-4的退火速度为60m/min，实施例4-5～4-7的退火速度为56m/min。
对比例1
无取向电工钢材，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0025Wt％；Si：0.85Wt％；Mn：0.25Wt％；P：0.045Wt％；S：0.0044Wt％；Al：0.26Wt％；N：0.003％；Ti：0.0021％；Ca：0.0008％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.045％；温度1658℃，终点[O]含量0.065％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1610℃，进站[O]含量0.055％，脱碳终点[O]为0.035％，加铝硅时间间隔3min，合金化后钢水净循环时间6min，钢水处理周期30min。
连铸：浇次第5炉，中包过热度33℃，拉速3.6m/min，二冷水比水量控制在1.6L/kg。使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表5对比例1热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000161
酸洗冷连轧：将卷号为对比例1-1～1-10的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为80％。
连续退火：对比例1-1～1-10的退火温度均为825℃；保温时间均为1.5min，退火速度均为60m/min。
对比例2
无取向电工钢材，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.0017Wt％；Si：0.66Wt％；Mn：0.25Wt％；P：0.067Wt％；S：0.0040Wt％；Al：0.29Wt％；N：0.003％；Ti：0.0026％；Ca：0.0006％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.05％；温度1685℃，终点[O]含量0.075％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1615℃，进站[O]含量0.065％，脱碳终点[O]为0.040％，加铝硅时间间隔3min，合金化后钢水净循环时间6min，钢水处理周期31min。
连铸：浇次第10炉，中包过热度25℃，拉速4.2m/min，二冷水比水量控制在1.8L/kg。使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表6对比例2热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000171
酸洗冷连轧：将卷号为对比例2-1～2-10的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为80％。
连续退火涂层：对比例2-1～2-10的退火温度均为830℃；保温时间为1.5min，区别在于对比例2-1～2-7的退火速度为60m/min，实施例2-8～2-10的退火速度为50m/min。
对比例3
无取向电工钢材，包括如下质量百分含量的组分：
C：0.002Wt％；Si：0.51Wt％；Mn：0.19Wt％；P：0.066Wt％；S：0.0044Wt％；Al：0.23Wt％；N：0.0011％；Ti：0.001％；Ca：0.0003％；其余为Fe和不可避免的微量元素。
无取向电工钢材的制备方法如下：
转炉钢水冶炼：终点C为0.035％；温度1675℃，终点[O]含量0.065％，出钢加入100kg改质剂和300kg石灰。
RH钢水精炼处理：钢水进站温度1605℃，进站[O]含量0.055％，脱碳终点[O]为0.035％，加铝硅时间间隔3min，合金化后钢水净循环时间6min，钢水处理周期30min。
连铸：浇次第15炉，中包过热度30℃，拉速4.2m/min，二冷水比水量控制在1.8L/kg。使用电工钢专用保护渣。
CSP线热连轧：
表7对比例3热连轧的参数
Figure GDA0004277470470000181
酸洗冷连轧：将卷号为对比例3-1～3-9的冷却钢卷进行冷连轧，压下率均为80％。
退火和涂层：退火温度为835℃；保温时间为1.5min，区别在于对比例3-1～3-6的退火速度为60m/min，对比例3-7～3-10的退火速度为60m/min。
对实施例1～4和对比例1～3所制造的无取向电工钢材的磁性能进行测试，测试结果如表8所示，测试如下：
磁性能测试方法：
磁性能检测：将退火涂层的电工钢试样加工成0.5mm×500mm×500mm样板，利用爱泼斯坦方圈，测量样板的横向和纵向磁性能，取平均值作为检测值。此时，铁损是在50Hz频率激发1.5T磁通密度时的平均铁损，磁感应强度是指在5000A/m磁场中感应的平均磁感应强度。
表8实施例1～4和对比例1～3的测试结果
Figure GDA0004277470470000182
/>
Figure GDA0004277470470000191
/>
Figure GDA0004277470470000201
由表1可知，与对比例1～2相比，本申请的实施例1-4的无取向电工钢材具有优异的加工性能和磁特性，磁感应强度大于1.727T，铁损值小于5W/kg。通过调整二冷水的比水量，配合较高的拉速可以实现较高的生产效率，并且较低的入炉温度可以降低铁损，提高磁性能。现有生产技术连浇炉次一般不超过15炉，本申请通过调整Ca含量可以提高连浇性，连浇炉次大于25炉。
综上所述，本申请采用专用的含Ca的硅铁合金，可以保证薄板坯连铸过程中的连浇性，通过连铸液芯部分二冷水强度合理配置、铸坯压下控制技术获得合适的板坯入炉温度，根据成分体系计算相变温度并制定合适的热轧温度制度的方法，可以获得较低成本、连浇炉数长、拉速高、磁性能好且良好表面质量的含钙无取向电工钢。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，包括：
在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理，得到精炼钢液，所述硅铁合金由如下质量百分含量的组分组成：C：0.05％～0.25％，Si：72％～80％，Ti：0.05％～0.2％，Ca：1.0％～4.0％，其余为Fe和不可避免的微量元素；
对所述精炼钢液连铸，得到铸坯；
对所述铸坯进行后续工序处理，得到无取向电工钢材，所述无取向电工钢材由如下质量百分含量的组分组成：C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.0055％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
2.根据权利要求1所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，所述在钢液中加入铝和硅铁合金进行合金化处理步骤中，在钢液中加入铝之后等待t1时间再加入硅铁合金，其中t1的取值范围为4min～8min，在加入硅铁合金之后钢水循环t2时间，其中t2的取值范围为8min～12min。
3.根据权利要求1所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，所述对所述精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤包括：
在连铸扇形段进行液芯压下处理，液芯压下量h的取值范围为4mm～6mm；在连铸扇形段采用强冷方式进行冷却，二冷水比水量的取值范围为2.5L/kg～2.8L/kg，所述铸坯的拉速v的取值范围为5.0m/min～5.8m/min。
4.根据权利要求3所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，所述对所述精炼钢液连铸，得到铸坯的步骤中，中包过热度的取值范围为15℃～35℃，使用电工钢保护渣。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，所述后续工序还包括：
对所述铸坯进行热连轧，得到热轧钢；
其中所述热连轧包括加热处理、轧制和卷取，所述热连轧的工艺参数包括：入炉温度为800℃～900℃，所述加热处理的加热温度为1130℃～1170℃，出炉温度为1080℃～1120℃；所述轧制的终轧温度为890℃～930℃；所述卷取的卷取温度为720～760℃；
对所述热轧板进行缓冷处理，得到冷却钢；其中，缓冷时间t3≥48h；
对所述冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到所述无取向电工钢。
6.根据权利要求5所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，在对所述冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到所述无取向电工钢材的步骤中，冷轧相对压下率满足75％～85％。
7.根据权利要求5所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，在对所述冷却钢进行酸洗冷连轧和连续退火，得到所述无取向电工钢材的步骤中，所述连续退火的工艺参数包括：退火温度为820℃～840℃，保温时间为1min～2min，退火速度为50m/min～65m/min。
8.根据权利要求1-4或权利要求6-7任一项所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，在对钢液进行RH真空处理，得到精炼钢液的步骤前，还包括冶炼工艺，所述冶炼工艺包括：
脱硫站处理和转炉钢水冶炼处理，其中，所述脱硫站处理步骤中，出站硫的质量百分含量≤0.0015％，出站温度≥1280℃；所述转炉钢水冶炼处理步骤中，出钢碳的质量百分含量为0.02％～0.06％，出钢氧的质量百分含量为0.05％～0.080％，出炉温度为1650℃～1700℃。
9.根据权利要求1所述的无取向电工钢材的制备方法，其特征在于，还包括对所述无取向电工钢材涂覆涂层，所述涂层为半有机涂层。
10.一种无取向电工钢材，由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到，其特征在于，由如下质量百分含量的组分组成：
C：0.0015％～0.0035％，Si：0.50％～0.95％，Mn：0.15％～0.50％，P：0.025％～0.095％，S：0～0.005％，Al：0.15％～0.50％，N：0.0010％～0.0030％，Ti：0.0015％～0.0030％，Ca：0.0055％～0.013％，其余为Fe和不可避免的微量元素，其中C+S+N+Ti：0.005％～0.012％。
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