CN117127110A - 表面优良的高牌号无取向硅钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种表面优良的高牌号无取向硅钢及其制备方法。所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]‑14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及夹杂。所述制备方法包括:1)炼钢,并制备出厚度为220~240mm的连铸坯;2)将连铸坯进行热轧、常化、酸洗、冷轧、成品退火、冷却、涂层和精整,制备得到无取向硅钢成品;其中,在成品退火的工序中,退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料制备技术领域,涉及一种表面优良的高牌号无取向硅钢,以及一种可提高表面质量的高牌号无取向硅钢的制备方法。
背景技术
无取向硅钢主要用于制造电机核心部件——定转子铁芯。与中低牌号无取向硅钢相比,高牌号无取向硅钢具有更低的铁损、更高的磁感和更高的强度,是电机能效升级的关键用材。
在无取向硅钢的化学成分中,Si和Al元素是影响铁损的主要元素,通常随着Si和Al含量的增大,无取向硅钢的铁损值减小,也即,高牌号无取向硅钢的化学成分通常为高硅高铝钢。然而,Si和Al含量的增大使得奥氏体-铁素体相变温度升高(或无相变),同时铁素体再结晶温度大幅升高。为实现退火过程中的完全再结晶,高牌号无取向硅钢的成品退火温度通常需要达到950℃以上,甚至1000℃以上。但是,高温退火带来一系列的问题:一是引起炉辊结瘤,二是因为炉辊结瘤而造成了高牌号无取向硅钢成品的表面出现黑色点状缺陷甚至划伤,三是生产成本高。
其中,为了避免炉辊结瘤,目前已有的做法主要分以下三种。
第一,改善炉辊材质,例如申请号为201520355268.7的中国专利申请。
第二,改变退火炉的气氛,例如申请号为202010086938.5、201110160021.6的中国专利申请。
第三,通过成分设计,从而避免高温退火;例如申请号为200710042541.0的中国专利申请,其采用B作为合金化元素并控制B、C、N的比例关系,这种方法经验证,尽管退火温度有一定程度的降低,但磁性能只有在退火温度970℃以上时才可以保证,并且生产难度大;再例如申请号为201110341815.2的中国专利申请,其添加高达0.6~0.8%的Sn、0.3~0.6%的Cu、0.008~0.015%的B、0.04~0.08%的Bi作为合金化元素,其虽然可以降低退火温度以解决炉辊结瘤的问题,但是合金成本却是大大地增加,也提高了生产时的炼钢难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面优良的高牌号无取向硅钢,以及一种可提高表面质量的高牌号无取向硅钢的制备方法。
为实现上述发明目的,本发明一实施方式提供了一种高牌号无取向硅钢。所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比。
作为一实施方式的进一步改进,所述高牌号无取向硅钢的成品退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢表面直径1.0~3.0mm尺寸黑色点状缺陷≤10个/km2,所述无取向硅钢表面宽度1.0~3.0mm且长宽比为3.0~10.0的划伤≤2处/km2。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢的厚度为0.35~0.50mm,屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢的铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢的平均晶粒尺寸为80~100μm。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:在不需要如背景技术一样添加Sn、Cu、B、Bi等合金化元素,而只需要设计常规元素Si、Al、Mn的含量,就可以降低奥氏体-铁素体相变温度(具体是930~950℃)以及铁素体再结晶温度,从而实现低温成品退火(例如不高于900℃),以解决现有技术中炉辊结瘤的问题,还可以保证磁性能,并能够兼顾到轧制可行性,如此,实现无取向硅钢在整体上具有优异的磁性能、强度以及表面质量,并且在生产上实现低合金成本、低设备损耗、低工艺成本和工艺难度。
为实现上述发明目的,本发明一实施方式提供了一种高牌号无取向硅钢的制备方法。所述制备方法包括:
1)炼钢,并制备出厚度为220~240mm的连铸坯;连铸坯的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比;
2)将连铸坯进行热轧、常化、酸洗、冷轧、成品退火、冷却、涂层和精整,制备得到无取向硅钢成品;其中,在成品退火的工序中,退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
作为一实施方式的进一步改进,在炼钢的过程中,合金化时不添加Sn、Cu、B、Bi;
连铸坯的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。
作为一实施方式的进一步改进,在加热的工序中,加热温度为1100~1150℃并在此温度下保温150~200min;
在热轧的工序中,先粗轧得到中间坯,再精轧得到热轧卷板,精轧开轧温度为950±20℃,终轧温度为830±20℃,精轧压下率94~95%,卷取温度为630±20℃;
在常化的工序中,常化温度为850~900℃并在此温度下保温180~200s,常化后组织的平均晶粒尺寸80~100μm;
所得无取向硅钢成品的厚度为0.35~0.50mm、平均晶粒尺寸80~100μm。
作为一实施方式的进一步改进,在热轧的工序中,中间坯的厚度为35~45mm,热轧卷板的厚度为2.0~2.5mm。
作为一实施方式的进一步改进,在热轧的工序中,精轧结束后进行层流冷却,卷取后空冷至室温,所得热轧卷板的组织为纤维状变形组织;
在常化的工序中,钢板发生完全再结晶。
作为一实施方式的进一步改进,在冷轧的工序中,经过酸洗的钢板无需预热直接进行冷轧。
作为一实施方式的进一步改进,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~60%;
在冷却的工序中,退火后的钢板先随炉冷却至400~500℃,再空冷至室温。
作为一实施方式的进一步改进,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~30%。
作为一实施方式的进一步改进,所述无取向硅钢的屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa;铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:结合成分设计,采用880~900℃的成品退火温度,可以避免炉辊结瘤,还可以保证成品退火中发生充分再结晶,以保证磁性能,并能够兼顾到轧制可行性,如此,实现无取向硅钢在整体上具有优异的磁性能、强度以及表面质量,并且在生产上实现低合金成本、低设备损耗、低工艺成本和工艺难度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施方式对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式,都属于本发明保护的范围。
本发明一实施方式提供了一种表面优良的高牌号无取向硅钢。
所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比。
以下对本实施方式中所述无取向硅钢的部分化学元素的作用进行详细介绍。
Si:是提高电阻率、降低铁损的有效元素之一。
Al、N:Al是提高电阻率、降低铁损的有效元素之一;并且,Al容易与N形成AlN,粗大的AlN有利于晶粒长大降低铁损;而N通常认为是影响磁性能的有害元素,而本发明中,通过控制Al在0.40~0.60%之间并且Al/N≥200,利于AlN的充分析出长大,进而提升磁性能。
Mn:Mn容易与S形成MnS,粗大的MnS有利于晶粒长大降低铁损。
Si、Al、Mn、P:本发明中,通过控制Si、Al、Mn、P的各自含量,以及进一步控制0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,从而既可以降低奥氏体-铁素体相变温度以及铁素体再结晶温度,从而实现低温成品退火,以解决现有技术中炉辊结瘤的问题,从而保证无取向硅钢的表面质量,进而实现低合金成本和低生产成本(包括工艺成本、设备成本),另外,又能够在低温成品退火的情况下保证磁性能,另外还可以兼顾到轧制可行性。
综上所述,本发明的化学成分设计上,在不需要如背景技术一样添加Sn、Cu、B、Bi等合金化元素,而只需要设计常规元素Si、Al、Mn和P的含量,就可以降低奥氏体-铁素体相变温度(具体是降至930~950℃)以及铁素体再结晶温度,从而实现低温成品退火(例如不高于900℃),以解决现有技术中炉辊结瘤的问题,还可以保证磁性能,并能够兼顾到轧制可行性,如此,实现无取向硅钢在整体上具有优异的磁性能、强度以及表面质量,并且在生产上实现低合金成本、低设备损耗、低工艺成本和工艺难度。
进一步地,所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。
在本实施方式中,所述无取向硅钢的厚度为0.35~0.50mm,例如厚度具体是0.35mm,或者具体是0.50mm。
所述无取向硅钢具有优异的磁性能,铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T。具体例如,所述无取向硅钢的厚度为0.35mm,其铁损P1.5/50≤2.8W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T;又例如,所述无取向硅钢的厚度为0.50mm,其铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.70T。
在本实施方式中,所述无取向硅钢的平均晶粒尺寸为80~100μm。
再者,在一实施方式中,基于低温成品退火(例如不高于900℃),可以解决现有技术中炉辊结瘤的问题,从而在保证磁性能的同时还可以改善无取向硅钢的表面质量,例如,所述无取向硅钢表面直径1.0~3.0mm尺寸黑色点状缺陷≤10个/km2,所述无取向硅钢表面宽度1.0~3.0mm且长宽比为3.0~10.0的划伤≤2处/km2。而可以理解的,如果炉辊结瘤,所导致的黑色点状缺陷的尺寸和数量、以及划伤的长度和数量,都远远大于此。
另外,所述无取向硅钢具有优异的力学性能,屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa。
进一步地,本发明一实施方式还提供了所述无取向硅钢的制备方法。该制备方法是所述无取向硅钢的一种优选制备方法,当然,前文所述无取向硅钢的制备方法不限于此。
具体地,所述制备方法包括:
1)炼钢,并制备出厚度为220~240mm的连铸坯;连铸坯的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比;
2)将连铸坯进行热轧、常化、酸洗、冷轧、成品退火、冷却、涂层和精整,制备得到无取向硅钢成品;其中,在成品退火的工序中,退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
如此,本发明的化学成分设计上,在不需要如背景技术一样添加Sn、Cu、B、Bi等合金化元素,而只需要设计常规元素Si、Al、Mn和P的含量,就可以降低奥氏体-铁素体相变温度以及铁素体再结晶温度,如此结合880~900℃的成品退火温度,可以避免炉辊结瘤,还可以保证成品退火中发生充分再结晶,以保证磁性能,并能够兼顾到轧制可行性,如此,实现无取向硅钢在整体上具有优异的磁性能、强度以及表面质量,并且在生产上实现低合金成本、低设备损耗、低工艺成本和工艺难度。
进一步地,在炼钢的过程中,合金化时不添加Sn、Cu、B、Bi,如此即可降低奥氏体-铁素体相变温度以及铁素体再结晶温度,以便于低温成品退火的情况下保证磁性能,合金成本大大降低、冶钢难度也大大降低。
连铸坯的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。也即,在炼钢的过程中,合金化时不添加Nb、V、Ti、Cr、Ni等元素。
进一步地,在加热的工序中,加热温度为1100~1150℃并在此温度下保温150~200min;
在热轧的工序中,先粗轧得到中间坯,再精轧得到热轧卷板,精轧开轧温度为950±20℃,终轧温度为830±20℃,精轧压下率94~95%,卷取温度为630±20℃;
在常化的工序中,常化温度为850~900℃并在此温度下保温180~200s,常化后组织的平均晶粒尺寸80~100μm;
所得无取向硅钢成品的厚度为0.35~0.50mm、平均晶粒尺寸80~100μm。
如此,采用低温加热、低温轧制、低温卷取、低温常化,即可获得优异的磁性能,生产难度低且热轧稳定性强;另外还可以避免钢板表面氧化,提升表面质量以及提升成材率。
其中,在热轧的工序中,精轧结束后进行层流冷却,卷取后空冷至室温,所得热轧卷板的组织为纤维状变形组织,从而为后续常化提供变形能;在常化的工序中,钢板发生完全再结晶。
进一步地,在冷轧的工序中,经过酸洗的钢板无需预热直接进行冷轧。
冷轧的工序中,总压下率81±2%。如此,冷轧的压下率和精轧压下率的协同,为退火工艺稳定创造条件,利于稳定退火工序的工艺窗口及保证成品性能稳定性。
具体地,在热轧的工序中,中间坯的厚度为35~45mm,热轧卷板的厚度为2.0~2.5mm。例如,中间坯的厚度为35mm,热轧卷板的厚度为2.0mm,所得无取向硅钢成品的厚度为0.35mm,冷轧的总压下率82.5%;又例如,中间坯的厚度为45mm,热轧卷板的厚度为2.5mm,所得无取向硅钢成品的厚度为0.50mm,冷轧的总压下率80.0%。
优选地,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~60%。更优选地,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~30%。如此,可以进一步地改善表面质量,并提高成材率。
在冷却的工序中,退火后的钢板先随炉冷却至400~500℃,再空冷至室温。
另外,常化的工序和成品退火的工序,均采用恒速生产。
进一步地,在一优选实施方式中,酸洗的工序中,采用盐酸酸洗,酸液温度为80~85℃,酸液中盐酸的浓度140~160g/L、Fe2+的质量浓度≤80g/L。
综上所述,本发明的制备方法具有以下有益效果:(1)结合成分设计,采用880~900℃的成品退火温度,可以避免炉辊结瘤,还可以保证成品退火中发生充分再结晶,以保证磁性能,并能够兼顾到轧制可行性,如此,实现无取向硅钢在整体上具有优异的磁性能、强度以及表面质量,并且在生产上实现低合金成本、低设备损耗、低工艺成本和工艺难度;(2)生产难度低且热轧稳定性强;另外还可以避免钢板表面氧化,提升表面质量以及提升成材率;(3)可轧制性强,例如,可以采用低温轧制、低温常化,并且常化和成品退火均可实现恒速生产,且冷轧可以采用单机架或连轧机实施,轧制可行性高,在能够保证综合性能(包括力学性能、磁性能和表面质量)的同时提升生产效率。
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
下面通过6个实施例和6个对比例来对本发明的具体实施方式予以介绍。这些实施例和对比例的化学成分见表1。
表1 实施例和对比例的化学成分
注:X=11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]
对各个实施例和对比例进行金相组织、磁性能、力学性能和表面质量检测,包括:采用GB/T 6394标准测量常化后平均晶粒尺寸和成品平均晶粒尺寸;采用GB/T 3655标准检测铁损和磁感应强度;采用GB/T3076标准检测抗拉强度、屈服强度;采用康耐视表面质量在线监测系统方法测量表面质量,结果如表2所示。
可见,各实施例高牌号无取向硅钢常化后组织的平均晶粒尺寸为80~100μm,退火后成品的平均晶粒尺寸为80~100μm;同时,各实施例高牌号无取向硅钢的磁性能、力学性能和表面质量良好。铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T;屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa;表面直径1.0~3.0mm尺寸黑色点状缺陷≤10个/km2,所述无取向硅钢表面宽度1.0~3.0mm且长宽比为3.0~10.0的划伤≤2处/km2。进一步地,因实施例2、4和6成品厚度薄,为0.35mm,故其铁损更低,分别为2.74、2.61和2.54W/kg。本发明借助化学成分、热轧工艺、常化工艺、冷轧工艺和退火工艺的整体组合设计,实现了高牌号无取向硅钢磁性能、力学性能和表面质量的优质控制。
表2 实施例和对比例的晶粒尺寸、磁性能、力学性能和表面质量
以上,各个实施例的无取向硅钢以前文所述制备方法予以生产而得,其中实施例1和实施例2、实施例3和实施例4、实施例5和实施例6分别采用相同的炼钢成分;实施例1、实施例3和实施例5成品厚度为0.50mm,相对应热轧中间坯厚度45mm,热轧卷板厚度2.5mm;实施例2、实施例4和实施例6成品厚度为0.35mm,相对应热轧中间坯厚度35mm,热轧卷板厚度2.0mm。具体如下:
(1)炼钢并制备连铸坯,实施例1~6在炼钢期间对钢水进行合金化时不添加Sn、Cu、B、Bi;
(2)连铸坯入加热炉进行加热,加热温度为1100~1150℃并在此温度下保温150~200min;而后,先粗轧得到中间坯,再精轧得到热轧卷板,精轧开轧温度为950±20℃,终轧温度为830±20℃,精轧压下率94~95%,精轧结束后进行层流冷却,卷取温度为630±20℃,卷取后空冷至室温;对冷却至室温的所得热轧卷板进行取样检测,各实施例的钢板组织均为纤维状变形组织;
(3)所得热轧卷板进入常化炉进行常化处理,常化温度为850~900℃并在此温度下保温180~200s;常化结束后,对常化后的钢板进行取样检测,各实施例的钢板组织的平均晶粒尺寸均为80~100μm;
(4)而后,对钢板进行酸洗,之后无需预热直接进行冷轧,总压下率81±2%,得到冷轧卷板;
(5)所得冷轧卷板在退火炉内进行成品退火,退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~60%;退火后的钢板先随炉冷却至400~500℃,再空冷至室温;
(6)最后,对钢板进行涂层和精整,制备得到无取向硅钢成品。
以上,各个实施例的无取向硅钢在制备过程中的部分关键参数请参看表3。
表3 实施例和对比例在制备过程中的部分关键参数
本发明提供一种高牌号无取向硅钢,以及一种高牌号无取向硅钢的制备方法。具体来说,本发明提供了一套从化学成分、热轧工艺、常化工艺、冷轧工艺和退火工艺的整体组合设计方案,用于制备本发明所述高牌号无取向硅钢,其中涉及的众多参数是一个关联的整体。
对比例1、对比例2和对比例3采用与实施1~6相同的热轧工艺、常化工艺、冷轧工艺和退火工艺(见表3),但成分设计不同。
对比例1炼钢成分中C:0.0013%,Si:2.01%,Al:0.46%,Mn:1.63%,P:0.001%,满足C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%的要求,但其11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]=0.0897,不满足0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078的要求,即对比例1中Si、Al、Mn和P的搭配不合理。结果导致对比例1无取向硅钢的奥氏体-铁素体相变温度较高,具体是962℃。在此情况下,采用与实施例1~6相近的常化和退火工艺进行后续生产,具体是常化温度882℃、常化保温时间189s、退火温度885℃、退火保温时间78s。虽然因退火温度低于900℃,避免了因炉辊结瘤导致的表面问题;但因常化温度和退火温度远低于对比例1无取向硅钢的奥氏体-铁素体相变温度,导致常化和退火后铁素体晶粒细小,常化后平均晶粒尺寸为75μm,退火后成品平均晶粒尺寸为68μm,较实施例1~6显著细小。晶粒细小,导致成品磁性能较差,对比例1铁损P1.5/50为3.41W/kg,磁感应强度B5000为1.685T。
对比例2炼钢成分中C:0.0026%,Si:1.63%,Al:0.35%,Mn:1.32%,P:0.014%,满足0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078的要求。显然,对比例2无取向硅钢的奥氏体-铁素体相变温度与实施例1~6相近,较对比例1低,具体是943℃。在此情况下,采用与实施例1~6相近的常化和退火工艺进行后续生产,具体是常化温度884℃、常化保温时间188s、退火温度886℃、退火保温时间78s。因退火温度低于900℃,避免了因炉辊结瘤导致的表面问题;同时因常化温度和退火温度控制合理,常化和退火后铁素体晶粒正常长大,常化后平均晶粒尺寸为89μm,退火后成品平均晶粒尺寸为93μm,与实施例1~6接近。但是对比例2炼钢成分中C:0.0026%,Si:1.63%,Al:0.35%,Mn:1.32%不满足C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%的要求。特别是作为提高电阻率、降低铁损的最有效元素Si和Al,均低于实施例1~6,导致对比例2磁性能较差,对比例2铁损P1.5/50为3.32W/kg。
为了降低铁损,对比例3试图规避对比例1和对比例2遇到的问题,提高Si和Al的含量,炼钢成分中C:0.0014%,Si:2.55%,Al:0.68%,P:0.012%,同时为满足0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078的要求,Mn:2.51%,具体是11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]=0.0748。显然,对比例3无取向硅钢的奥氏体-铁素体相变温度与实施例1~6相近,较对比例1低,具体是947℃。在此情况下,可以采用与实施例1~6相近的常化和退火工艺进行后续生产;但由于对比例3中Si+Al+Mn含量高达5.7%,热轧钢卷强度高、韧性差,实际冷轧过程发生断带,无法完成后续生产。
对比例4~6采用常规高牌号无取向硅钢高温常化-高温退火工艺,具体炼钢成分见表1;对比例4、对比例5和对比例6的奥氏体-铁素体相变温度均高于1000℃。以对比例1为参考,如对比例4~6采用实施例1~6相近常化和退火工艺,其铁素体晶粒显然无法长大,影响铁损。故对比例4~6后续采用高温常化和高温退火工艺,具体为对比例4常化温度976℃、常化保温时间189s、退火温度982℃、退火保温时间78s;对比例5常化温度952℃、常化保温时间189s、退火温度995℃、退火保温时间78s;对比例6常化温度938℃、常化保温时间188s、退火温度1005℃、退火保温时间78s。高温常化,特别是高温退火工艺实现了对比例4~6无取向硅钢常化和退火后铁素体晶粒的正常长大,常化后平均晶粒尺寸分别为96、90和93μm,退火后成品平均晶粒尺寸分别为95、92和98μm,与实施例1~6接近。因对比例4~6成品厚度为0.35mm,其磁性能较成品厚度0.50mm实施例1、3和5更优,与成品厚度0.35mm实施例2、4和6接近。但由于对比例4~6采用常规高牌号无取向硅钢高温常化-高温退火工艺,其退火温度980℃,特别是对比例6的退火温度高于1000℃,造成退火炉辊结瘤问题。
由于高温退火,造成炉辊结瘤问题,故对比例4~6成品的表面质量差,对比例4~6表面直径1.0~3.0mm尺寸黑色点状缺陷数量分别为25、39和83个/km2,显著高于实施例1~6(具体是≤5个/km2);对比例4~6表面宽度1.0~3.0mm且长宽比为3.0~10.0的划伤数量分别为5、10和17处/km2,显著高于实施例1~6(具体是无划伤)。
Claims (16)
1.一种高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比。
2.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的成品退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
3.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢表面直径1.0~3.0mm尺寸黑色点状缺陷≤10个/km2,所述无取向硅钢表面宽度1.0~3.0mm且长宽比为3.0~10.0的划伤≤2处/km2。
4.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。
5.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的厚度为0.35~0.50mm,屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa。
6.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T。
7.根据权利要求1所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的平均晶粒尺寸为80~100μm。
8.一种高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
1)炼钢,并制备出厚度为220~240mm的连铸坯;连铸坯的化学成分以质量百分比计为:C≤0.0025%,Si:1.80~2.40%,Al:0.40~0.60%,Mn:1.5~2.0%,P≤0.02%,N≤0.003%,Al/N≥200,0.058≤11×[Si]-14×[Mn]+21×[Al]+24×[P]≤0.078,余量为Fe及不可避免的夹杂;其中,[Si]、[Mn]、[Al]、[P]分别为Si、Mn、Al、P的质量百分比;
2)将连铸坯进行热轧、常化、酸洗、冷轧、成品退火、冷却、涂层和精整,制备得到无取向硅钢成品;其中,在成品退火的工序中,退火温度为880~900℃且在此温度下保温60~90s。
9.根据权利要求8所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在炼钢的过程中,合金化时不添加Sn、Cu、B、Bi;
连铸坯的化学成分以质量百分比计的杂质元素S≤0.0015%,Nb≤0.003%,V≤0.003%,Ti≤0.003%,Cr≤0.02%,Ni≤0.02%,Cu≤0.02%。
10.根据权利要求8所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在加热的工序中,加热温度为1100~1150℃并在此温度下保温150~200min;
在热轧的工序中,先粗轧得到中间坯,再精轧得到热轧卷板,精轧开轧温度为950±20℃,终轧温度为830±20℃,精轧压下率94~95%,卷取温度为630±20℃;
在常化的工序中,常化温度为850~900℃并在此温度下保温180~200s,常化后组织的平均晶粒尺寸80~100μm;
所得无取向硅钢成品的厚度为0.35~0.50mm、平均晶粒尺寸80~100μm。
11.根据权利要求10所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在热轧的工序中,中间坯的厚度为35~45mm,热轧卷板的厚度为2.0~2.5mm。
12.根据权利要求10所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在热轧的工序中,精轧结束后进行层流冷却,卷取后空冷至室温,所得热轧卷板的组织为纤维状变形组织;
在常化的工序中,钢板发生完全再结晶。
13.根据权利要求10所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在冷轧的工序中,经过酸洗的钢板无需预热直接进行冷轧。
14.根据权利要求8所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~60%;
在冷却的工序中,退火后的钢板先随炉冷却至400~500℃,再空冷至室温。
15.根据权利要求8所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,在成品退火的工序中,退火炉采用N2和H2的保护气氛,且其中H2的体积百分比为20~30%。
16.根据权利要求8所述的高牌号无取向硅钢的制备方法,其特征在于,所述无取向硅钢的屈服强度≥350MPa,抗拉强度≥450MPa;铁损P1.5/50≤3.1W/kg,磁感应强度B5000≥1.69T。
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