CN116586429A - 一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于取向硅钢生产技术领域，公开了一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法。该生产制造方法的流程包括：炼钢→连铸→均热→热轧→常化→冷轧→退火，其中，均热的保温温度和保温时间需要满足特定的公式，还涉及对连铸和热轧工艺的控制。本发明从铸坯厚度、加热工艺与组织控制入手，通过采用适配于铸坯厚度的热轧加热工艺，减少了热轧过程中抑制剂偏析，获得合适的抑制剂状态，有效改善成品性能，使取向硅钢成品的铁损P1.7/50较厚坯法降低约5％，整卷波动减小为±0.01W/kg。
Description
技术领域
本发明属于取向硅钢生产技术领域，具体涉及一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法。
背景技术
取向硅钢生产一般采用直弧形连铸机，铸坯厚度为200～300mm，经热轧成2.2～2.5mm厚的热卷，在热轧过程中完成抑制剂的固溶和析出，得到均匀细小、弥散化的复合析出物，为成品磁性能控制与提高提供基础。在这种生产方式下，由于铸坯厚度较大，铸坯冷却与再加热时间均较长，在升降温的过程中，铸坯表里温差较大，易出现晶界裂纹，引发后续的开裂，影响轧制过程与成品质量；此外，铸坯表面温度较低，钢中的抑制剂析出尺寸较大，热轧前需要更高的温度和更长的时间加热使其抑制剂固溶。
生产取向硅钢还有采用厚度较薄(30～100mm)的薄板坯热轧工艺，即CSP法。此法的优点是工艺流程缩短、铸坯加热温度低、成材率高、能耗低等。此法得到的铸坯晶粒更小且均匀，微观偏析减少。但CSP生产线采用隧道炉加热，加热时间不能精准控制和温度控制范围不能保证，抑制剂不能充分固溶，抑制剂的数量和尺寸难以控制，成品性能与表面质量均还需要提升。
随着连铸生产的发展，介于前述两者之间的中厚度板坯(100～200mm)以它生产率高、成本低、连铸效果好等优点越来越受到关注，这种工艺现已成连铸生产的重要工艺与发展方向。但是，由于硅钢性能表征与生产工艺的强相关性，中厚度板坯生产取向硅钢还存在工艺不成熟、抑制剂析出与生长不受控，整体性能不佳，特别是磁性难以达标等情况。
因此，如何弥补现有中厚度薄板坯生产取向硅钢的不足，保证磁性能达到既定目标，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，本发明从铸坯厚度、加热工艺与组织控制入手，通过采用适配于铸坯厚度的加热热轧工艺，减少了热轧过程中抑制剂偏析，有效改善成品性能，达到性能稳定、板面质量优异的目的。
为解决本发明所提出的技术问题，本发明提供一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，流程包括：炼钢→连铸→均热→热轧→常化→冷轧→退火。
上述方案中，所述取向硅钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.010～0.098％，Si：2.50～3.60％，Al：≤0.050％，Mn：≤0.35％，Cu：0.01～0.55％，P：≤0.050％，S：≤0.0090％，N：0.002～0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述方案中，所述连铸采用中薄板连铸机，板坯厚度为100～200mm。
上述方案中，所述连铸的板坯切断后采取保温措施，并在板坯切断后4h内装入加热炉，入炉时板坯表面温度≥850℃。
上述方案中，所述均热的保温温度T满足以下公式：
式中，T为保温温度，单位为℃；
h为板坯厚度，单位为mm；
wt(Mn)、wt(Cu)分别为取向硅钢中Mn、Cu的质量百分比，单位为％。
上述方案中，所述均热的保温时间t满足以下公式：
75-0.027×T≤t≤60
式中，t为保温时间，单位为min；T为保温温度，单位为℃。
上述方案中，所述热轧包括粗轧和精轧，粗轧结束后采用热卷箱对钢带保温，钢带入精轧机温度为1200±50℃，终轧温度为950±20℃，轧后立即采用层流冷却，终冷温度为600±100℃。
本发明的技术构思为：
连铸过程采用连续中薄板连铸机浇注，由于钢水在竖直段冷速较慢，可以保证钢的夹杂物充分上浮，从而提高产品性能。连铸中控制较小的中包过热度，如5～25℃，可以使钢水快速凝固，钢中抑制剂以固溶态存在钢坯，可降低随后热轧加热温度和减少时间，减少偏析。
采用厚度为100～200mm断面铸坯，即能保证夹杂物的充分上浮，又能保证钢坯具有较高的温度，降低了热轧前钢坯的加热温度，同时兼顾生产效率。与厚板坯相比，中板坯生产的取向硅钢热轧组织晶粒尺寸相对较大，使得其常化及一次冷轧组织晶粒尺寸或带状晶粒宽度也相对较大。由于组织遗传性，中板坯生产的取向硅钢中间退火样品晶粒尺寸也应该相对较大，这对于成品磁性能的提高，特别是铁损降低有益。
连铸坯切割后采用带有保温罩的辊道直接装入加热炉，控制时间间隔不超过4h，避免表层与中心区温差而引起的抑制剂固溶状态和组织状态不同，使得成品铁损增高，入炉钢坯表面温度≥850℃，通过减少装炉过程中的温降，使得中间厚度板坯在均衡表里温差上更有优势，同时降低开裂发生概率。通过减少热量损失，避免抑制剂析出与长大。
由于在1250℃以上加热时，伴随着高温加热存在几个问题：(1)板坯表面生成大量熔渣；(2)加热炉操作性受损；(3)表面缺陷发生；(4)加热炉炉墙烧损严重；(5)成材率低下；(6)板坯表面晶界氧化，带卷边裂深和表面脱碳增加，导致产品磁性不良。通过对铸坯厚度的控制、保温罩投入、生产工艺调整有效的避免了高温加热的不利影响。加热温度根据板坯厚度与合金成分进行相应调整，加热时间根据加热温度进行调整，可有效的避免出现上述问题。这样即可保证钢坯温度均匀，也可使得成品无线晶，板宽方向磁性均匀，板型优良。
粗轧后采用热卷箱保温，使钢带整体温度均匀且处于抑制剂析出温度以上，保证抑制剂不析出。当头部进行精轧机组时，钢带尾部仍在热卷箱，这样可以使钢带头尾温度均匀趋于一致或尾部温度略高，使钢带抑制剂大量快速弥散析出，减少成品的头尾性能差异，从而减少整卷的性能波动。
钢带进精轧机温度为1200±50℃，终轧温度950±20℃，精轧后立即采用层流冷却，终冷温度为600±100℃，有利于获得细小均匀的初次晶粒，同时防止析出AlN，使得热轧过程中产生的位错在回复前冻结，同时碳含量分布均匀，从而成品磁性均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明从铸坯厚度、加热工艺与组织控制入手，有机的联系了铸坯厚度、关键成分与加热温度和保温时间的关系，在连续中薄板连铸机上生产取向硅钢，通过采用适配于铸坯厚度的加热热轧工艺，减少了热轧过程中抑制剂偏析，获得合适的抑制剂状态，有效改善成品性能，实现性能稳定、板面质量优异的目的，使铁损P1.7/50较厚坯法(200～300mm)降低约5％，整卷波动减小为±0.01W/kg。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1～6
实施例1～6和对比例1～3中取向硅钢的化学成分及其质量百分含量如下。
表1钢种成分(Wt％)
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | Als | N | Cu |
| 实施例1 | 0.05 | 3.25 | 0.07 | 0.024 | 0.0032 | 0.021 | 0.007 | 0.01 |
| 实施例2 | 0.06 | 3.20 | 0.08 | 0.028 | 0.0046 | 0.033 | 0.008 | 0.01 |
| 实施例3 | 0.05 | 3.17 | 0.06 | 0.032 | 0.0043 | 0.025 | 0.009 | 0.02 |
| 实施例4 | 0.07 | 3.01 | 0.08 | 0.027 | 0.0066 | 0.037 | 0.007 | 0.02 |
| 实施例5 | 0.05 | 2.83 | 0.10 | 0.021 | 0.0081 | 0.028 | 0.007 | 0.03 |
| 实施例6 | 0.08 | 2.72 | 0.12 | 0.026 | 0.0075 | 0.032 | 0.008 | 0.03 |
| 对比例1 | 0.05 | 3.27 | 0.06 | 0.028 | 0.0027 | 0.027 | 0.007 | 0.01 |
| 对比例2 | 0.07 | 3.11 | 0.08 | 0.035 | 0.0032 | 0.036 | 0.007 | 0.02 |
| 对比例3 | 0.09 | 2.80 | 0.10 | 0.022 | 0.0021 | 0.029 | 0.006 | 0.03 |
实施例1～6和对比例1～3中取向硅钢的生产制造方法流程包括：炼钢→连铸成坯→均热→高压除鳞→粗轧→精轧→常化→冷却→冷轧至成品厚度→连续脱碳退火→渗N2→涂布氧化镁隔离剂→高温净化退火→平整拉伸→涂布绝缘层→剪切→包装。具体流程为：
钢水冶炼后，实施例1-6选择连续中薄板连铸机浇注，采用适用于该厚度(100～200mm)下的过热度5～25℃和拉速1.5～4m/min；而对比例1-3选择常规厚度浇筑，采用常规厚度(200～300mm)适用的过热度15～35℃和拉速0.6～1.5m/min。实施例1-6中连铸的板坯切割后采用带有保温罩的辊道直接装入加热炉，控制时间间隔不超过4h，入炉时板坯表面温度≥850℃，而对比例1-3中未采用严格保温措施，入炉时板坯表面温度已显著降低。具体参数见表2。
入加热炉后，实施例1～6控制板坯在炉中的保温温度T满足公式：保温时间t满足公式：75-0.027×T≤t≤60；然后经过高压除鳞和粗轧，钢带进精轧机温度为1200±50℃，终轧温度为950±20℃，精轧后立即采用层流冷却，终冷温度为600±100℃；而对比例1～3中采用常规均热和热轧工艺参数。具体见表3。
精轧后厚度为2.0～2.5mm的热轧卷经常化处理、酸洗后，冷却至温度≤80℃。采用单机架轧制一次冷轧或二次冷轧方式，冷轧至成品厚度0.23～0.35mm。冷轧后钢带经连续退火炉脱碳退火、渗N2、涂布氧化镁隔离剂、高温净化退火、平整拉伸、涂布绝缘层等工序制成成品。
表2连铸工艺参数
| 编号 | 中包过热度(℃) | 拉速(m/min) | 板坯厚度(mm) | 板坯表面温度(℃) |
| 实施例1 | 5 | 2.5 | 135 | 856 |
| 实施例2 | 8 | 2.3 | 140 | 861 |
| 实施例3 | 12 | 2.8 | 155 | 868 |
| 实施例4 | 10 | 2.6 | 165 | 873 |
| 实施例5 | 15 | 2.2 | 145 | 865 |
| 实施例6 | 16 | 2.4 | 155 | 866 |
| 对比例1 | 26 | 1.0 | 210 | 742 |
| 对比例2 | 19 | 1.2 | 230 | 733 |
| 对比例3 | 25 | 1.3 | 230 | 755 |
表3热轧工艺参数
对实施例1～6和对比例1～3中取向硅钢的性能进行测试，主要包括在50Hz交变磁场条件下磁感为1.7T时的铁损P1.7/50，在800Am、50Hz交变磁场条件下的磁感强度B800。
表4主要性能情况
从表4可以看出，在相同成品厚度规格下，实施例的铁损较对比例降低约5％，且整卷波动较小，仅为±0.01W/kg，而磁感则与对比例相当，综合磁性能更佳，整卷性能更稳定。
以上实施例仅为最佳举例，而非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，流程包括：炼钢→连铸→均热→热轧→常化→冷轧→退火，其特征在于，所述均热的保温温度满足公式：
式中，T为保温温度，单位为℃；
h为板坯厚度，单位为mm；
wt(Mn)、wt(Cu)分别为取向硅钢中Mn、Cu的质量百分比，单位为％。
2.根据权利要求1所述的中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，其特征在于，所述均热的保温时间满足公式：
75-0.027×T≤t≤60
式中，t为保温时间，单位为min；T为保温温度，单位为℃。
3.根据权利要求1所述的中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，其特征在于，所述连铸采用中薄板连铸机，板坯厚度为100～200mm。
4.根据权利要求1所述的中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，其特征在于，所述取向硅钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.010～0.098％，Si：2.50～3.60％，Al：≤0.050％，Mn：≤0.35％，Cu：0.01～0.55％，P：≤0.050％，S：≤0.0090％，N：0.002～0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，其特征在于，所述连铸的板坯切断后采取保温措施，并在板坯切断后4h内装入加热炉，入炉时板坯表面温度≥850℃。
6.根据权利要求1所述的中厚度板坯取向硅钢热连轧生产制造方法，其特征在于，所述热轧包括粗轧和精轧，粗轧结束后采用热卷箱对钢带保温，钢带入精轧机温度为1200±50℃，终轧温度为950±20℃，轧后立即采用层流冷却，终冷温度为600±100℃。
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