CN116716533A - 一种35w440无取向硅钢加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种35W440无取向硅钢加工方法，是对热钢带卷在进行罩式炉部分常华退火时采用纯氮气进行保护，部分常华退火对钢带进行酸洗冷连扎、罩式炉再结晶退火以及钢带卷平整，完成35W440无取向硅钢的加工，本发明采用罩式炉部分常化处理时采用全程纯氮气保护气氛，可有效保护热轧卷表面氧化铁皮状态，基体表面的氧化铁皮层基本不会被还原，便于后续酸洗；高温罩式退火缓慢冷却有利提高无取向硅钢磁性能，采用高温罩式退火工艺代替常化快冷工艺生产中高牌号无取向硅钢，省略了企业常化生产线，同时提高了磁性能。
Description
技术领域
本发明属于钢材加工技术领域，涉及一种35W440无取向硅钢加工方法。
背景技术
硅钢是指Si含量为0.5%～4.5%低碳硅铁合金，无取向硅钢的晶粒生长呈随机性，无统一的方向性，是主要用作电机、发电机和变压器的铁心，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。硅钢近年来的竞争越来越激烈，电机制造业为了进一步降低自身加工成本，同时提升零部件工作效率，对中高牌号无取向硅钢需求占比不断提高。要求硅钢原料铁损更低、磁感更高，进一步降低电机能耗指标。
采用CSP流程生产冷轧无取向硅钢，从节能降耗、提高产品质量等方面都具有流程内在的优势，更易提升磁性能，开发高品质的无取向硅钢，因此国内外无取向硅钢冷轧钢带的传统生产工艺为：
高炉铁水→转炉冶炼→RH精炼→CSP连铸连轧→常华+酸洗→冷连轧→连续退火→涂层。
中高牌号无取向硅钢在CSP+BAF工艺流程下生产时柱状晶粗大易出瓦楞缺陷，因此目前的中高牌号无取向硅钢均以电磁搅拌和常化线来消除瓦楞状缺陷，增加了设备成本，在无电磁搅拌和常化线装备条件下，限制了中高牌号无取向硅钢的生产。
目前公开号为CN111719078 B一种消除瓦楞状缺陷的无取向硅钢生产方法中虽在CSP连铸时没有进行电磁搅拌的条件下，采用罩式炉退火等措施消除了成品的瓦楞状缺陷，但在成品退火时采用快速冷却的连续退火方式，不利于形成有利织构，影响成品板的磁性能。公开号为CN108286021B提供一种高磁感无取向硅钢板的制备方法，对热轧板采用罩式退火或连续退火，但仅局限于0.7~1.1% Si的低牌号无取向硅钢制备。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中高牌号无取向硅钢均采用电磁搅拌和常化线来消除瓦楞状缺陷成本较高的问题，提供一种无需电磁搅拌，成本低廉的35W440无取向硅钢加工方法。
实施例1
为此，本发明采取如下技术方案：
一种35W440无取向硅钢加工方法，包括以下步骤：
1）铁水预处理：通过转炉和RH精炼炉对铁水进行冶炼；
2）连铸连轧：对冶炼后的铁水进行薄板坯连铸连轧，得到钢带卷；
3）罩式常华退火：采用罩式炉进行，退火时冷点温度设定为750~800℃，热点温度设定800~950℃，加热速率为200~350℃/h，加热时向罩式炉内输入纯氮作为保护气体，温度到达热点温度后保温7~10h，保温结束冷却至80℃出炉；
4）酸洗冷连扎：对热钢带卷酸洗，然后采用80.6%的压下率进行冷轧，得到冷轧钢带卷；
5）罩式炉再结晶退火：退火时冷点温度设定750~800℃，热点温度设定800~950℃，加热速率设定350℃/h，加热至热点温度后保温8h，保温结束冷却至80℃出炉；
6）钢带卷平整：用湿平整方式并以0.15%的压下率对钢带卷进行平整。
进一步地，所述步骤2）中热钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.060%～0.090%，C：≤0.0050%，Si：1.50%～1.70%，Mn：0.40%～0.80%， S≤0.0035%，Als：0.500%～0.800%，Ti≤0.0035%，N：≤0.0030%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
进一步地，所述步骤3）中保温结束后先将钢带冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩，采用风冷模式冷却至380℃，最后采用进入水冷模式，冷却至80℃。
进一步地，所述步骤5）中保温结束后先将钢带保温结束后先将钢带冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩，采用风冷模式冷却至380℃，最后采用进入水冷模式，冷却至80℃。
本发明的有益效果在于：
（1）由于CSP流程无电磁搅拌，生产中高牌号无取向硅钢铸坯中柱状晶区发达，本发明钢带的化学成分采用低Si高Mn高Al控制，可有效减小铸坯中柱状晶区，从而减少热轧板形变组织。
（2）采用罩式炉部分常化处理时采用纯氮气保护气氛，可有效保护热轧卷表面氧化铁皮状态，基体表面的氧化铁皮层基本不会被还原，而纯H2保护气氛进行退火时，钢卷表面的Fe2O3与H2发生还原反应形成铁，生成的铁呈薄膜状（或撕裂的薄膜状态）附着在钢卷表面，这层铁质薄膜塑性较氧化铁皮高，退火后的钢卷在酸洗冷连轧时，破鳞机无法将表面的铁质薄膜完全破碎，酸洗效果下降，铁质薄膜无法完全酸洗干净，轧制过程铁质薄膜随着带钢基体进入轧机，在大轧制力的作用下，铁质薄膜与基体发生分层，轧制过程前滑值频繁波动，易导致轧制断带事故发生。
（3）高温罩式退火缓慢冷却有利提高无取向硅钢磁性能，采用高温罩式退火工艺代替常化快冷工艺生产中高牌号无取向硅钢，省略了企业常化生产线，同时提高了磁性能。
（4）采用一次大压下率轧制、两次罩式炉退火工艺路线，相比两次轧制，降低了冷轧生产头尾切损成本，并且最终采用罩式炉高温退火，可降低能源消耗的同时保证低硬度，以优异的加工性能便于用户裁剪，得到令人满意的产品满足下游客户的需求。
（5）钢带的化学成分采用低Si高Mn高Al控制，可高效减小铸坯中柱状晶区，同时利于罩式炉部分常化工艺保证晶粒均匀性和较大尺寸，更好的消除热轧组织长条组织，最终获得低制造成本的中高牌号无取向硅钢35W440冷轧钢带。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明：
实施例1
一种35W440无取向硅钢加工方法，包括以下步骤：
1）铁水预处理：通过转炉和RH精炼炉对铁水进行冶炼。
2）连铸连轧：对冶炼后的铁水进行薄板坯连铸连轧，采用现有常规方式进行连铸连轧，得到规格为1.80*1220mm的热钢带卷，连轧后钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.068%，C：0.0025%，Si：1.62%，Mn：0.647%， S：0.0025%，Als：0.766%，Ti：0.0015%，N：0.0022%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质，本实施例中热钢带的化学成分采用低Si高Mn高Al控制，可高效减小铸坯中柱状晶区，同时利于后续罩式炉部分常化工艺保证晶粒均匀性和较大尺寸，更好的消除热轧组织长条组织，最终获得低制造成本的中高牌号无取向硅钢35W440冷轧钢带。
3）罩式常华退火：采用罩式炉进行，退火时冷点温度设定为790℃，热点温度设定820℃，加热速率为350℃/h，加热时向罩式炉内输入纯氮作为保护气体，采用纯氮气保护气氛，可有效保护热轧卷表面氧化铁皮状态，热轧卷表面的氧化铁皮层基本不会被还原，现有方式大多采用氢气和氮气的混合气体作为保护气体，但钢卷表面的Fe2O3会与氢气发生还原反应形成铁，生成的铁呈薄膜状（或撕裂的薄膜状态）附着在钢卷表面，这层铁质薄膜塑性较氧化铁皮高，退火后的钢卷在酸洗冷连轧时，破鳞机无法将表面的铁质薄膜完全破碎，酸洗效果下降，铁质薄膜无法完全酸洗干净，轧制过程铁质薄膜随着带钢基体进入轧机，在大轧制力的作用下，铁质薄膜与基体发生分层，轧制过程前滑值频繁波动，易导致轧制断带事故发生，而采用纯氮气在可避免钢卷表面的Fe2O3发生还原。
当温度到达热点温度后保温10h，充分保温来消除热轧组织长条组织，抑制不利织构的生长，同时减小冷热点温差，解决罩式退火整个钢卷不同位置磁性能差异大的问题，达到部分常化效果，保温结束后进行冷却，具体地，先将钢带以20℃/h缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩，采用风冷模式冷却至380℃，最后采用进入水冷模式，冷却至80℃出炉。
4）酸洗冷连扎：采用闪光焊机进行，由于硅含量1.70%以上时，闪光焊接难度大，需进行激光焊接，而硅含量在1.50%～1.70%的硅钢热卷的焊接，其具有高效、低成本特点，酸洗酸液采用浓度34.4%为盐酸，在温度81℃下进行，酸洗速度为105m/min。
冷连轧采用80.6%的压下率进行轧制，轧制采用毛辊模式，5机架压下率设定为1.5%，5机架工作辊表面粗糙度采用0.5μm，可使轧硬硅钢表面达到光面要求，同时具有良好的板形及较小的边部厚度减薄量，相比两次轧制，降低了冷轧生产头尾切损成本。
5）罩式炉再结晶退火：退火时冷点温度设定860℃，热点温度设定880℃，加热速率设定350℃/h，加热至热点温度后保温10h，抑制不利织构的生长，同时减小冷热点温差，解决罩式退火整个钢卷不同位置磁性能差异大的问题，保温结束进入冷却段，以20℃/h缓慢冷却至580℃，将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，进入水冷模式，冷却至80℃出炉。
6）钢带卷平整：用湿平整方式并以0.15%的压下率对钢带卷进行平整，目的在于降低硅钢退火钢带硬化层厚度，减小平整工艺导致组织中小角度晶界占比上升而使铁损升高的影响。
对实施例1中生产得到的硅钢带进行检测磁性能以及力学性能如下：
最大比总损耗（W/Kg）：3.128，最小磁极化强度/T：1.672，屈服强度Rel（MPa）262，抗拉强度Rm（MPa）：458，延伸率%：33，维氏硬度HV：119。
实施例2
1）与实施例1中步骤1）相同。
2）铁水连铸连轧：对冶炼后的铁水进行CSP连铸连轧，采用现有常规方式进行连铸连轧，得到规格为1.80*1220mm的钢带卷，连轧后钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.060%，C：0.0027%，Si：1.65%，Mn：0.623%， S：0.0023%，Als：0.698%，Ti：0.0018%，N：0.0027%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
步骤3-6与实施例1中的步骤3-6相同。
对实施例2中生产得到的硅钢带进行检测磁性能以及力学性能如下：
最大比总损耗（W/Kg）：3.121，最小磁极化强度/T：1.657，屈服强度Rel（MPa）256，抗拉强度Rm（MPa）：463，延伸率%：33.5，维氏硬度HV：121。
对比例1
1）与实施例1中步骤1）相同。
2）铁水连铸连轧：对冶炼后的铁水进行CSP连铸连轧，采用现有常规方式进行连铸连轧，得到规格为1.80*1220mm的钢带卷，连轧后钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.065%，C：0.0025%，Si：1.93%，Mn：0.623%， S：0.0022%，Als：0.365%，Ti：0.0018%，N：0.0025%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质，对比例中Si含量高于实施例1和2中的Si含量。
步骤3-6与实施例1中的步骤3-6相同。
对比例1中生产得到的硅钢带进行检测，磁性能以及力学性能如下：
最大比总损耗（W/Kg）：3.195，最小磁极化强度/T：1.665，屈服强度Rel（MPa）256，抗拉强度Rm（MPa）：471，延伸率%：31，维氏硬度HV：124。
对比例2
1）与实施例1中步骤1）相同。
2）铁水连铸连轧：对冶炼后的铁水进行CSP连铸连轧，采用现有常规方式进行连铸连轧，得到规格为1.80*1220mm的钢带卷，连轧后钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.071%，C：0.0026%，Si：2.06%，Mn：0.365%， S：0.0031%，Als：0.353%，Ti：0.0016%，N：0.0021%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
步骤3-6与实施例1中的步骤3-6相同。
对比例2中生产得到的硅钢带进行检测此性能以及力学性能如下：
最大比总损耗（W/Kg）：3.199，最小磁极化强度/T：1.672，屈服强度Rel（MPa）259，抗拉强度Rm（MPa）：479，延伸率%：32.3，维氏硬度HV：127。
本发明实施例1～2中采用低Si高Mn高Al制备的35W440牌号无取向硅钢磁性能略优于对比例1～2，可免去电磁搅拌、常化线和连续退火线，生产成本低，按照不经罩式炉部分常化退火工艺生产后磁性能，但硬度偏高，并且较高的合金含量，原料成本较高，本发明有明显的优势。
同时本发明中提供的无取向硅钢冷轧钢带维氏硬度仅为115-125HV，满足电机制造业对硬度小于等于130HV的要求，对降低电机制造业模具维护成本有明显的优势。
Claims (4)
1.一种35W440无取向硅钢加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）铁水预处理：通过转炉和RH精炼炉对铁水进行冶炼；
2）连铸连轧：对冶炼后的铁水进行薄板坯连铸连轧，得到钢带卷；
3）罩式常华退火：采用罩式炉进行，退火时冷点温度设定为750~800℃，热点温度设定800~950℃，加热速率为200~350℃/h，加热时向罩式炉内输入纯氮作为保护气体，温度到达热点温度后保温7~10h，保温结束冷却至80℃出炉；
4）酸洗冷连扎：对热钢带卷酸洗，然后采用80.6%的压下率进行冷轧，得到冷轧钢带卷；
5）罩式炉再结晶退火：退火时冷点温度设定750~800℃，热点温度设定800~950℃，加热速率设定350℃/h，加热至热点温度后保温8h，保温结束冷却至80℃出炉；
6）钢带卷平整：用湿平整方式并以0.15%的压下率对钢带卷进行平整。
2.根据权利要求1所述的一种35W440无取向硅钢加工方法，其特征在于，所述步骤2）中热钢带卷的化学成分按质量百分比计为：P：0.060%～0.090%，C：≤0.0050%，Si：1.50%～1.70%，Mn：0.40%～0.80%， S≤0.0035%，Als：0.500%～0.800%，Ti≤0.0035%，N：≤0.0030%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种35W440无取向硅钢加工方法，其特征在于，所述步骤3）中保温结束后先将钢带冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩，采用风冷模式冷却至380℃，最后采用进入水冷模式，冷却至80℃。
4.根据权利要求1所述的一种35W440无取向硅钢加工方法，其特征在于，所述步骤5）中保温结束后先将钢带保温结束后先将钢带冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩，采用风冷模式冷却至380℃，最后采用进入水冷模式，冷却至80℃。
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2023
- 2023-06-19 CN CN202310725689.3A patent/CN116716533A/zh active Pending
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| CN117887955B (zh) * | 2024-03-15 | 2024-05-10 | 包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司 | 采用单体高温退火炉常化无取向电工钢的工艺控制方法 |
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