CN116460139B - 一种超薄高磁感取向硅钢及其轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄高磁感取向硅钢及其轧制方法，属于高磁感取向硅钢轧制技术领域，以解决超薄高磁感取向硅钢磁性能低的问题，轧制方法包括如下步骤：将热轧带钢采用工作辊辊径为300～500mm的连轧机组冷连轧，获得冷连轧带钢；将所述冷连轧带钢采用工作辊辊径为70～150mm的可逆轧机可逆轧，获得厚度为0.12～0.20mm的超薄高磁感取向硅钢。采用本发明提供的轧制方法，取向硅钢的磁感为1.932‑1.954T，磁感高，磁感极差为0.001‑0.004T，磁感均匀性好，铁损为0.53‑0.63W/kg，铁损低，磁性能好。
Description
技术领域
本发明属于高磁感取向硅钢轧制技术领域，具体涉及一种超薄高磁感取向硅钢及其轧制方法。
背景技术
取向硅钢是优良的软磁材料，主要用于制作变压器、电抗器等电磁装备。取向硅钢按照磁性能优劣，磁感强度高于1.88T的取向硅钢为高磁感取向硅钢，磁感强度不超过1.88T的取向硅钢为普通取向硅钢。高磁感取向硅钢国内外均采用二十辊可逆轧机轧制，轧制效率低，冷连轧制备高磁感取向硅钢尚无可查先例，其困难在于轧制易断带与电磁性能的恶化等两个方面。普通取向硅钢由于抑制剂抑制能力较弱，一般采用二次冷轧法，第1次冷轧可采用连轧机轧制到中间厚度，中间退火后再进行第2次冷轧，其产品电磁性能J800(800A/m下的磁极化强度)一般小于1.88T。
近年来全球变压器能效提升明显，相应的0.20mm及以下超薄取向硅钢需求量急剧增加，现有技术中，采用二十辊可逆轧机轧制磁性较低，仍有上升空间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种超薄高磁感取向硅钢及其轧制方法，该轧制方法提高了高磁感取向硅钢的磁性。
本发明的一个技术方案为：提供了一种超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，包括如下步骤：
将热轧带钢采用工作辊辊径为300～500mm的连轧机组冷连轧，获得冷连轧带钢；
将所述冷连轧带钢采用工作辊辊径为70～150mm的可逆轧机可逆轧，获得厚度为0.12～0.20mm的超薄高磁感取向硅钢。
在一些实施例中，所述冷连轧的压下率为60～91％，所述可逆轧的压下率为10～50％。
在一些实施例中，所述冷连轧的轧制速率为300mpm～1200mpm。
在一些实施例中，所述冷轧机组的工作辊的粗糙度为0.1～0.8μm。
在一些实施例中，所述热轧带钢进入所述冷轧机组入口的温度为150-250℃。
在一些实施例中，所述冷连轧过程中带钢的温度为150-250℃。
在一些实施例中，所述可逆轧的轧制道次为至少一次，每道次所述可逆轧的轧制速率为300mpm～900mpm。
在一些实施例中，所述可逆轧中带钢的温度为150-250℃。
在一些实施例中，所述热轧带钢的厚度为1.8～3.0mm。
本发明的另一个技术方案是：提供了一种超薄高磁感取向硅钢，采用前述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法制得。
本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的一种超薄高磁感取向硅钢的轧制方法包括如下步骤：将热轧带钢采用工作辊辊径为300～500mm的连轧机组冷连轧，获得冷连轧带钢；将所述冷连轧带钢采用工作辊辊径为70～150mm的可逆轧机可逆轧，获得厚度为0.12～0.20mm的高磁感取向硅钢。本发明采用冷连轧加可逆轧的组合轧制，其中，冷连轧采用大辊径的工作辊轧制，带钢的表面趋近于平面变形，使得冷连轧结束后，中心层引入大量的剪切变形带，再采用小辊径的可逆轧机轧制，带钢的表层和近表层引入大量的剪切变形带，这就使得高磁感取向硅钢在厚度方向上都形成了大量的剪切变形带，剪切变形带在后续的退火中会分布更多的高斯晶核并长大，从而提高了高磁感取向硅钢的磁性；同时将冷连轧与可逆轧组合相较于单独的可逆轧提高了生产效率，相较于单独的冷连轧轧制能力更强。采用本发明提供的轧制方法，取向硅钢的磁感为1.932-1.954T，磁感高，磁感极差为0.001-0.004T，磁感均匀性好，铁损为0.53-0.63W/kg，铁损低，磁性能好。
附图说明
图1示出了本发明实施例的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法的工艺步骤图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
第一方面，本申请实施例提供了一种超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，该轧制方法采用冷连轧与可逆轧相结合的两轧程工艺，提高了取向硅钢成品的磁性，同时提高了冷轧效率。
请结合图1，本申请实施例提供的轧制方法包括如下步骤：
S1、将热轧带钢采用工作辊辊径为300～500mm的连轧机组冷连轧，获得冷连轧带钢；
热轧带钢可以通过下述方法获得：炼钢工序中炼钢以及精炼的周期为30～40min，连铸过程采用1250-1350mm的宽断面以及1.1-1.3m/min的高拉速浇注形成板坯，浇注可以采用双流板坯连铸机实现，其时产量可达330吨/小时。然后将板坯热装热送，保证板坯进入加热炉的温度≥450℃，板坯在炉时间为130～180min。再将加热后的板坯热轧，热轧的终轧温度＞900℃，卷取后形成热轧卷。热轧卷再进行常化退火和酸洗，常化退火中，退火温度为900～1200℃，均热温度为800～1000℃，常化退火中带钢的运行速率为55～65m/min，酸洗所用酸液的浓度为30～150g/L，形成热轧带钢。在其他实施例中，热轧带钢还可以调整工艺，本申请不作具体限制。
连轧机组的工作辊辊径达到300mm～500mm，大尺寸的工作辊与带钢的轧制变形区更趋近于平面轧制，带钢更趋近于压缩变形，这样在带钢的中心层会形成大量的剪切变形，而中心层的剪切变形会作为形核点有利于初次再结晶，使得高斯晶粒在带钢厚度方向的整体量增多，从而在二次再结晶中会抑制其他晶粒长大，使得取向硅钢的晶粒尺寸相对较小，而高斯晶粒可以长大，从而提高取向硅钢的磁性能。大辊径的工作辊换辊周期长，可高效率制备出高磁感取向硅钢；连轧机组可以采用五机架连轧机组、六机架连轧机组或者七机架连轧机组，具体不作限制，在其他实施例中，优选的，连轧机组采用六机架连轧机组。
在一些实施例中，所述冷连轧的压下率为60～91％，所述可逆轧的压下率为10～50％。优选地，冷连轧的压下率为85～91％，可逆轧的压下率为10～45％。
冷连轧的压下率过大，除增大轧制难度与断带风险外，会在一定程度上减少有利的{111}织构，降低取向硅钢成品的磁性能；总压下率过小，如果想获得目标规格的取向硅钢成品则意味着原料卷即热轧带钢的厚度更薄，除了增大热轧难度以外，冷轧变形储存能降低，会在一定程度上使得初次再结晶不均匀，影响磁性能的均匀性。可逆轧的压下率过大，降低了大辊径轧制对织构带来了益处；可逆轧的压下率过小，除了增大冷连轧难度以外降低了对于表层、次表层变形带调整的效果。
在一些实施例中，所述冷连轧的轧制速率为300mpm～1200mpm，该速率范围是带钢轧制过程中的运行速率，在轧制速率比较低，例如300～500mpm时，带钢的相邻两卷的连接位置处于连轧机组内，控制较低的带钢运行速率可以避免连接位置被轧断，保证冷连轧的稳定运行；在轧制速率较高时，例如850～1200mpm时，带钢沿长度方向的中间位置处于连轧机组内，其运行速率高，轧制速率快。
在一些实施例中，冷轧机组的工作辊的粗糙度为0.1～0.8μm，在冷轧机组为六机架冷轧机组时，各机架的工作辊粗糙度可以依次为0.4～0.8μm、0.4～0.8μm、0.4～0.8μm、0.4～0.6μm、0.1～0.3μm和0.1～0.3μm。控制各机架工作辊的粗糙度避免带钢在轧制中出现打滑现象，但是工作辊的粗糙度越低，工作辊的加工成本越高。
在一些实施例中，热轧带钢进入冷轧机组入口的温度为150-250℃，该温度可以通过在连轧机组前设置电磁加热装置对带钢加热来实现，在其他实施例中还可以设置其他加热结构，本申请不作限制。控制热轧带钢进入冷轧机组入口的温度可以提高带钢的塑性，避免带钢在冷连轧中出现由于太脆导致的断带问题。热轧带钢进入冷轧机组入口的温度过高，在一定程度上会增加电磁加热的时间，影响生产效率；热轧带钢进入冷轧机组入口的温度过低，在一定程度上可能会出现断带问题。热轧带钢进入冷轧机组入口的温度可以为180℃，200℃，220℃等。
在一些实施例中，所述冷连轧过程中带钢的温度为150-250℃，加热后的带钢在冷连轧中会继续升温，带钢在冷连轧过程中的温度高于带钢在冷轧机组入口处的温度。冷连轧过程中带钢的温度是指冷连轧的轧制温度，实际是带钢经过连轧机组的第三机架时的温度。将温度控制在该范围可以提高带钢的塑性，提高轧制稳定性还不会浪费能源。
在一些实施例中，冷连轧可以采用微边浪轧制，让冷连轧后带钢边部相对松弛，防止在后续可逆轧制时断带，可逆轧可以采用中边浪轧制，目的是消除边部浪形，使带钢板形整体良好。
S2、将所述冷连轧带钢采用工作辊辊径为70～150mm的可逆轧机可逆轧，获得厚度为0.12～0.20mm的高磁感取向硅钢。
可逆轧采用小辊径工作辊轧制，变形区形状发生变化，引入更多的表层及次表层的剪切变形，这些剪切变形与大辊径工作辊冷连轧形成的中心层的剪切变形一同作为形核点有利于初次再结晶，使得高斯晶粒在带钢厚度方向的整体量增多，从而在二次再结晶中会抑制其他晶粒长大，使得取向硅钢的晶粒尺寸相对较小，而高斯晶粒可以长大，从而提高取向硅钢的磁性能。另外，单独的可逆轧头尾均降速，尤其在前三道次的高温轧制，头尾的速度低，并且距离下个道次的停留时间长，导致整卷在长度方向的温度不均匀，而冷连轧后再可逆轧的组合工艺相比于单独的可逆轧，可以在一定程度上缓解高磁感取向硅钢的长度磁性不均匀性，降低取向硅钢在长度方向性的磁性波动。
可逆轧的轧制道次为至少一次，即可逆轧的轧制道次可以为1次、2次、3次或者其他道次，以实际需要来调整，在一些实施例中，可逆轧的轧制道次优选为1-2次。在一些实施例中，每道次所述可逆轧的轧制速率为300mpm～900mpm。可逆轧可以采用传统生产高磁感取向硅钢的二十辊可逆轧机来进行。
在一些实施例中，所述可逆轧中带钢的温度为150-250℃，控制在该温度范围可以避免取向硅钢由于硅含量过多很脆导致的断裂问题；在具体实施例中，可以在带钢进行可逆轧之前先进行加热，加热方式可以采用电磁加热。可逆轧中带钢的温度过高，乳化液润滑性能下降，轧制稳定性下降、易断带；可逆轧中带钢的温度过低，带钢塑性变差，易发生断带。
在一些实施例中，采用本申请实施例提供的轧制方法所用的原料，也就是热轧带钢的厚度为1.8～3.0mm，既可以轧制普通厚度的取向硅钢，也可以轧制极薄规格(厚度＜0.2mm)的取向硅钢，适用范围广。在轧制方法为冷连轧→可逆轧的工艺下，冷连轧结束后带钢的厚度范围为0.2～0.3mm，可逆轧结束后带钢的厚度范围为0.12～0.2mm。
另外，在完成取向硅钢的轧制后，还可以再依次进行脱碳、渗氮、退火以及拉伸平整工序，其中脱碳工序可以采用变张力控制，均热温度为800～1000℃，脱碳炉内的氢的体积浓度为30～80％，加热炉的露点为50～80℃。脱碳结束后，带钢中氧含量为700～1500ppm，平均晶粒尺寸为20～36μm。
第二方面，本发明还提供了一种超薄高磁感取向硅钢，采用第一方面的轧制方法制得。
下面将列举具体的实施例对本申请提供的高磁感取向硅钢的轧制方法做进一步的说明。
实施例1至实施例6
实施例1至实施例6提供了一种高磁感取向硅钢的轧制方法，该高磁感取向硅钢的化学成分为C:0.065％，Si:3.4％，Mn:0.08％，P:0.01％，S:0.005％，A1:0.026％，N:0.007％，Cr:0.08％，Sn:0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
经过炼钢、连铸以及热轧工序，获得热轧带钢，将热轧带钢常化处理以及酸洗后形成酸洗板，将酸洗板依次进行六机架冷连轧和二十辊可逆轧机可逆轧，获得冷硬卷。将冷硬卷依次进行脱碳、渗氮、高温退火以及拉伸平整退火后，获得高磁感取向硅钢。
六机架冷连轧以及二十辊可逆轧机轧制的工艺控制如表1、表2和表3所示。
对比例1至对比例5
对比例1至对比例5提供了高磁感取向硅钢的轧制方法，对比例1至对比例5采用二十辊可逆轧机进行轧制，其过程工艺控制如表1、表2和表3所示
对比例6
对比例6提供了高磁感取向硅钢的轧制方法，对比例6采用六机架冷轧机组进行冷连轧，轧制过程工艺控制如表1、表2和表3所示。
表1
表2
表3
表4
| 编号 | 头部B800/T | 中部B800/T | 尾部B800/T | 磁感极差/T | P1.7/W/kg |
| 实施例1 | 1.953 | 1.954 | 1.950 | 0.004 | 0.62 |
| 实施例2 | 1.935 | 1.932 | 1.933 | 0.003 | 0.56 |
| 实施例3 | 1.944 | 1.946 | 1.944 | 0.002 | 0.53 |
| 实施例4 | 1.940 | 1.941 | 1.944 | 0.004 | 0.63 |
| 实施例5 | 1.938 | 1.939 | 1.939 | 0.001 | 0.55 |
| 实施例6 | 1.940 | 1.941 | 1.942 | 0.002 | 0.50 |
| 对比例1 | 1.896 | 1.902 | 1.881 | 0.021 | 0.8 |
| 对比例2 | 1.901 | 1.907 | 1.893 | 0.014 | 0.78 |
| 对比例3 | 1.890 | 1.903 | 1.892 | 0.013 | 0.77 |
| 对比例4 | 1.891 | 1.896 | 1.901 | 0.01 | 0.81 |
| 对比例5 | 1.896 | 1.907 | 1.884 | 0.023 | 0.98 |
| 对比例6 | 1.912 | 1.913 | 1.916 | 0.004 | 0.96 |
将实施例1至实施例6以及对比例1至对比例6提供的高磁感取向硅钢沿长度方向在头部、尾部以及中部各取一个试样检测磁感，计算头部试样、尾部试样和中部试样磁感的最大值和最小值的差值，并对中部试样检测铁损，如表4所示。
由表4中的数据可知，采用本发明实施例1至实施例6提供的方法获得的取向硅钢，其磁感为1.932-1.954T，磁感高，磁感极差为0.001-0.004T，磁感均匀性好，铁损为0.53-0.63W/kg，铁损低，磁性能好。
采用对比例1至对比例5提供的可逆轧生产方法生产的取向硅钢，其磁感为1.881-1.907T，磁感低于本申请实施例，磁感极差为0.01-0.023T，磁感均匀性不及本申请实施例，铁损为0.77-0.81W/kg，铁损高于本申请实施例，磁性能不及本申请实施例。
采用对比例6提供的单独冷连轧生产方法生产的取向硅钢，其磁感为1.912-1.916T，磁感低于本申请实施例，高于对比例1至对比例5，磁感极差为0.004T，磁感均匀性不及本申请实施例，铁损为0.96W/kg，铁损高于本申请实施例，磁性能不及本申请实施例。
本发明提供了超薄高磁感取向硅钢及其轧制方法，该轧制方法采用冷连轧和可逆轧组合轧制，控制连轧机组和可逆轧机的辊径，冷连轧采用大辊径的工作辊轧制，带钢的表面趋近于平面变形，使得冷连轧结束后，中心层引入大量的剪切变形带，再采用小辊径的可逆轧机轧制，带钢的表层和近表层引入大量的剪切变形带，这就使得高磁感取向硅钢在厚度方向上都形成了大量的剪切变形带，剪切变形带在后续的退火中会分布更多的高斯晶核并长大，从而提高了高磁感取向硅钢的磁性；同时将冷连轧与可逆轧组合相较于单独的可逆轧提高了生产效率，相较于单独的冷连轧轧制能力更强。采用本发明提供的轧制方法，超薄规格(d≤0.18mm)高磁感取向硅钢的生产效率相对于二十辊可逆轧机提升80～200％。本发明提供的方法获得的取向硅钢，其磁感为1.932-1.954T，磁感高，磁感极差为0.001-0.004T，磁感均匀性好，铁损为0.53-0.63W/kg，铁损低，磁性能好。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，包括如下步骤：
将热轧带钢采用工作辊辊径为300~500mm的连轧机组微边浪冷连轧，获得冷连轧带钢；所述热轧带钢进入所述连轧机组入口的温度为150-250℃；所述冷连轧的压下率为60~91%；
将所述冷连轧带钢采用工作辊辊径为70~150mm的可逆轧机中边浪可逆轧，获得厚度为0.12~0.20mm的超薄高磁感取向硅钢；所述可逆轧中带钢的温度为150-250℃，所述可逆轧的压下率为10~50%。
2.根据权利要求1所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，所述冷连轧的轧制速率为300mpm~1200mpm。
3.根据权利要求1所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，所述连轧机组的工作辊的粗糙度为0.1~0.8μm。
4.根据权利要求1所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，所述冷连轧过程中带钢的温度为150-250℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，所述可逆轧的轧制道次为至少一次，每道次所述可逆轧的轧制速率为300mpm~900mpm。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法，其特征在于，所述热轧带钢的厚度为1.8~3.0mm。
7.一种超薄高磁感取向硅钢，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的超薄高磁感取向硅钢的轧制方法制得。
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