CN117512428A - 高Si高Al无取向硅钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种高Si高Al无取向硅钢及其生产方法，化学成分采用2.0～3.5％的高Si和1.0～2.0％的高Al，还包括Sn＝0.01×Si+0.04×Al或Sb＝0.01×Si+0.04×Al；连铸工序中结晶器采用专用保护渣；热轧的加热温度T1＝1160‑20×[Si]‑10×[Al]，终轧温度T2＝880‑20×[Si]‑15×[Al]，卷取温度T3＝600+5×[Si]‑30×[Al]；常化的均热段温度T4＝1050‑30×[Si]‑20×[Al]；酸洗时，第一阶段和第二阶段的酸洗液均采用NH4HF2+HCl混合溶液，第三阶段采用H2O2+HCl混合溶液。

Description

高Si高Al无取向硅钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，涉及一种高Si高Al无取向硅钢的生产方法，还涉及一种采用所述生产方法制备得到的高Si高Al无取向硅钢。
背景技术
据统计，电机的耗电量占全社会总用电量的65％，因此提高电机的能源转化效率，对于全社会节能降碳具有重要意义。无取向硅钢是在旋转磁场中工作的电动机和发电机的铁芯材料，要求具有良好的磁性能，包括低的铁损和高的磁感应强度，从而有效提高电动机和发电机的能源转化效率。
为了使无取向硅钢具有良好的磁性能，通常在其中添加微合金元素Si或Al，以降低无取向硅钢的铁损。但是随着Si含量的增加，钢材的塑性变差、可轧制性急剧恶化，且Al含量超过1％以上时，热轧过程中很容易在带钢表面形成Al2O3和SiO2的复合氧化层，该复合氧化层难以去除，残留在带钢表面会对成品的表面质量和磁性能产生不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高Si高Al无取向硅钢的生产方法，以解决现有技术中无取向硅钢中Si、Al含量高而塑性差、以及在热轧时容易在带钢表面形成难以去除的Al2O3和SiO2复合氧化层，进而影响无取向硅钢的表面质量和电磁性能的技术问题；并且本发明的目的还在于提供一种采用所述生产方法制备得到的高Si高Al无取向硅钢。
为实现上述目的之一，本发明一实施方式提供了一种高Si高Al无取向硅钢的生产方法，包括依序进行的冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、冷轧、退火和涂层工序；
所述冶炼工序中，冶炼最终所得钢水的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn 0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn或Sb，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Sn的含量为0.01×Si+0.04×Al，Sb的含量为0.01×Si+0.04×Al，C+S+O+N≤0.007％；
所述连铸工序中，连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO2 28～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF 8～14％，Li2O 1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％；
所述热轧工序中，将所述连铸工序所得连铸坯依次经过加热、粗轧、精轧、卷取得到热轧卷板，加热温度T1＝1160-20×[Si]-10×[Al]，加热时间为160～180min，终轧温度T2＝880-20×[Si]-15×[Al]，卷取温度T3＝600+5×[Si]-30×[Al]；
所述常化工序中，采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝1050-30×[Si]-20×[Al]，均热段的保温时间为40～70s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s；
所述抛丸酸洗工序中，采用三个阶段进行酸洗，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为60～80g/L，HCl的浓度为150～200g/L；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为80～100g/L，HCl的浓度为200～250g/L；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为30～50g/L，HCl的浓度为100～120g/L；三个阶段各自的酸洗时间t、酸洗温度T5一一对应且满足：
其中，B＝-0.01×[NH4HF2]2+2×[HCl]-75，t的单位为s，温度的单位均为℃。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，所述发热剂为钙硅合金，其中，Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，所述保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述连铸工序中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述冷轧工序中，采用二十辊单机架对所述酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.2～0.4mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为25～35％，控制总压下率为80～90％。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述退火工序中，在纯N2保护气氛下将所述冷轧工序所得冷硬卷进行高温退火，退火温度T6＝900+30×[Si]+20×[Al]，单位为℃，退火时间为80～100s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为80～120μm。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述退火工序中，对高温退火后的钢卷进行冷却，控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述热轧工序中，将所述连铸坯送入加热炉中进行加热，所述连铸坯的入炉温度为500～600℃，粗轧采用双机架进行6道次粗轧，包括在第一机架进行的1道次粗轧和在第二机架进行的5道次粗轧，精轧采用七机架精轧机进行7道次精轧，控制精轧的总压下率为93～94％，所述热轧卷板的厚度为1.8～2.0mm。
为实现上述发明目的，本发明一实施方式还提供了一种高Si高Al无取向硅钢，其采用如上所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法制备而成。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高Si高Al无取向硅钢的铁损P1.5/50≤2.5W/kg，铁损P1.0/400≤17W/kg，铁损P1.0/800≤25W/kg，磁感B2500≥1.58T，B5000≥1.63T。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明在常规无取向硅钢成分的基础上，提高了Si、Al的含量，不仅可以提高无取向硅钢的电阻率，降低铁损，而且通过连铸工序中结晶器保护渣的化学成分方案的设计，可以抑制钢水中的Al和保护渣中的SiO2发生氧化还原反应，提高保护渣的润滑和传热效果，提高了连铸坯的表面质量，解决了高Al硅钢连铸坯表面容易出现裂纹的问题；进一步通过热轧时对各阶段温度的控制，可以减少带钢表面Al2O3和SiO2复合氧化层的生成，从而控制氧化皮的类型和厚度；再结合酸洗工艺的改进，通过NH4HF2+HCl酸洗溶液替代传统的HCl酸洗工艺，并控制NH4HF2+HCl浓度、酸洗温度和酸洗时间，可以将热轧带钢表面的Al2O3和SiO2氧化层清洗干净，而且通过在第三阶酸洗时添加H2O2，避免了钢卷表面的晶间腐蚀；进一步通过添加微合金元素Sn或Sb并限定其含量与Al、Si含量的关系，可以利用Sn或Sb易于在带钢表面富集的原理，避免带钢在退火过程中形成致密的AlN，促进最终制备的无取向硅钢基体的组织优化，使其获得优异的磁性能，满足卷绕铁芯的生产要求。
(2)采用上述生产方法制备的高Si高Al无取向硅钢，其铁损P1.5/50≤2.5W/kg，铁损P1.0/400≤17W/kg，铁损P1.0/800≤25W/kg，磁感B2500≥1.58T，B5000≥1.63T，磁感应性能优异，且表面质量优异，无表面缺陷，应用于电机等产品时电磁性能合格，能够满足电机等产品的应用能效的需求。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明一实施方式提供了一种高Si高Al无取向硅钢的生产方法，以及一种采用所述生产方法制得的高Si高Al无取向硅钢。
在本实施方式中，所述高Si高Al无取向硅钢的化学成分设计方案如下，其化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn或Sb，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Sn＝0.01×Si+0.04×Al，Sb＝0.01×Si+0.04×Al，C+S+O+N≤0.007％。
也就是说，在上述化学成分设计方案中，包括Sn或Sb的其中之一。
具体地，本发明的所述高Si高Al无取向硅钢的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn 0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn＝0.01×Si+0.04×Al，其余为Fe及不可避免的杂质，且C+S+O+N≤0.007％。
或者，本发明的所述高Si高Al无取向硅钢的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn 0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sb＝0.01×Si+0.04×Al，其余为Fe及不可避免的杂质，且C+S+O+N≤0.007％。
基于上述化学成分设计方案，通过添加Si、Al、Mn元素含量，可以提高无取向硅钢的电阻率，降低铁损，但随着合金元素Si含量的增加，钢材的韧性急剧下降，在冷轧过程中极易出现断带的问题，并且带钢表面容易产生难以去除的Al2O3和SiO2复合氧化层，本发明在常规无取向硅钢成分的基础上，提高了Si、Al的含量，一方面可以提高无取向硅钢的电阻率，降低铁损，另一方面可以通过后续生产方法中各工艺的控制，解决冷轧断带以及Al2O3和SiO2复合氧化层容易产生和难以去除的问题；进一步通过添加微合金元素Sn或Sb并限定其含量与Al、Si含量的关系，可以利用Sn或Sb易于在带钢表面富集的原理，避免带钢在退火过程中形成致密的AlN，促进最终制备的无取向硅钢基体的组织优化，使其获得优异的延伸率和电磁性能，满足卷绕铁芯的生产要求。
下面对所述高Si高Al无取向硅钢的生产方法进行具体介绍，包括依序进行的冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、冷轧、退火和涂层等工序。
(1)冶炼
冶炼最终所得钢水的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn 0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn或Sb，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Sn的含量为0.01×Si+0.04×Al，Sb的含量为0.01×Si+0.04×Al，C+S+O+N≤0.007％。
也就是说，钢水冶炼工序按照上述高Si高Al无取向硅钢的化学成分设计方案进行钢水冶炼，从而使冶炼最终所得钢水的化学成分与最终制备的高Si高Al无取向硅钢的化学成分完全相同。
具体地，所述钢水冶炼工序包括依序进行的如下步骤：
a.铁水KR脱硫
将铁水在KR脱硫装置中进行脱硫处理，控制扒渣率＞95％，出站时铁水中S含量≤0.001％。
b.转炉冶炼
将脱硫后的铁水送入转炉中与废钢混合成钢液并进行脱磷脱硅，至钢水中的S≤0.002％，P≤0.02％，N≤0.0025％时出钢。其中，废钢全部采用无取向硅钢回收料，废钢重量占转炉总装入量的12～16％。
c.RH真空精炼
采用RH真空循环脱气设备对转炉冶炼后的钢水进行真空脱碳、脱氧、合金化和去除夹杂物处理。
在RH真空精炼过程中，利用转炉出钢中的O元素进行脱碳，再利用合金元素Si脱氧。在合金化过程中，先添加合金元素Si，再添加合金元素Al，再基于实际的Si/Al含量添加金属Sn或Sb；最后在真空条件下，进行净循环，可以有效去除钢水中的夹杂物。
(2)连铸
将钢水冶炼工序所得钢水采用连铸设备连续浇铸成厚度为220mm的连铸坯，所得连铸坯的化学成分与钢水冶炼工序最终所得钢水的化学成分相一致，与最终制备的高Al无取向硅钢卷绕铁芯的化学成分也完全相同。
连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO228～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF 8～14％，Li2O1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％。通过保护渣的成分设计，在其中添加Li2O、B2O3以及发热剂，不仅可以抑制连铸过程中钢水中的Al和保护渣中的SiO2发生氧化还原反应，而且可以改善连铸过程中的传热，起到润滑效果，以免连铸坯表面出现裂纹等缺陷。
优选地，发热剂为钙硅合金，其中，Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％。
优选地，保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
优选地，连铸过程中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
(3)热轧
将连铸工序所得连铸坯依次经过加热、粗轧、精轧、卷取得到热轧卷板。其中，加热温度T1＝1160-20×[Si]-10×[Al]，加热时间为160～180min，精轧的开轧温度为910～960℃，精轧的终轧温度T2＝880-20×[Si]-15×[Al]，卷取温度T3＝600+5×[Si]-30×[Al]。
其中，[Si]表示连铸坯中Si元素的质量百分比，[Al]表示连铸坯中Al元素的质量百分比，例如，若连铸坯中Si元素的含量为2.2％，则[Si]＝2.2。后文中均与此相同。
如此，基于化学成分中的Si、Al元素含量，控制热轧工序中各步骤温度，可以控制Al2O3和SiO2复合氧化物的类型及厚度。
优选地，将所述连铸坯送入加热炉中进行加热，所述连铸坯的入炉温度为500～600℃，粗轧采用双机架进行6道次粗轧，包括在第一机架进行的1道次粗轧和在第二机架进行的5道次粗轧，精轧采用七机架精轧机进行7道次精轧，控制精轧的总压下率为93～94％，所述热轧卷板的厚度为1.8～2.0mm。
(4)常化
对热轧卷板进行常化处理，具体地，采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝1050-30×[Si]-20×[Al]，均热段的保温时间为40～70s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s。
通过常化工序中加热、冷却的控制，并结合无取向硅钢中Si、Al元素的含量对常化过程中均热段的温度进行控制，可以改善无取向硅钢热轧卷板的组织不均匀性和产品磁性，使其具有良好的织构，改善头中尾磁性能不一致的情况。
(5)酸洗
先将常化工序后的钢卷进行抛丸处理，以破碎其表面的氧化皮，之后进行酸洗。
酸洗采用三个阶段进行，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为60～80g/L，HCl的浓度为150～200g/L；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为80～100g/L，HCl的浓度为200～250g/L；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为30～50g/L，HCl的浓度为100～120g/L；三个阶段各自的酸洗时间t、酸洗温度T5一一对应且满足：
其中，B＝-0.01×[NH4HF2]2+2×[HCl]-75，t的单位为s，温度的单位均为℃。
[NH4HF2]表示混合溶液中NH4HF2的浓度值，[HCl]表示混合溶液中HCl的浓度值，例如，NH4HF2的浓度为80g/L时，[NH4HF2]＝80；第三阶段中因不添加NH4HF2，故[NH4HF2]＝0。
通过上述酸洗方式，在前两个阶段采用NH4HF2+HCl混合溶液替代传统的HCl酸洗工艺，并控制NH4HF2浓度、HCl浓度，进一步通过NH4HF2浓度、HCl浓度、Si含量、Al含量来限定三个阶段各自的酸洗时间、酸洗温度，可以将热轧卷板表面的Al2O3和SiO2复合氧化层清洗干净，解决高Si高Al钢表面的Al2O3和SiO2复合氧化层难以去除的问题；进一步在第三阶段酸洗时采用H2O2+HCl混合溶液，从而可以避免热轧卷板表面出现晶间腐蚀。
(6)冷轧
优选采用二十辊单机架对酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.2～0.4mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为25～35％，控制总压下率为80～90％。
(7)退火
将冷轧工序所得冷硬卷送入退火炉中进行高温退火，之后对高温退火后的钢卷进行冷却。本发明可以利用Sn或Sb易于在带钢表面富集的原理，避免带钢在退火过程中形成致密的AlN，促进最终制备的无取向硅钢基体的组织优化，使其获得优异的磁性能，满足卷绕铁芯的生产要求
优选地，在纯N2保护气氛下将冷轧工序所得冷硬卷进行高温退火，退火温度T6＝900+30×[Si]+20×[Al]，单位为℃，退火时间为80～100s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为80～120μm。
优选地，冷却时，控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
(8)涂层
在退火后的无取向硅钢带上下表面均匀涂覆绝缘层，以提高其绝缘性能，得到高Si高Al无取向硅钢成品。
涂层的具体操作采用现有的可行涂层及精整技术均可以实现，于此不再赘述。
本发明的生产方法，在高Si高Al的化学成分设计方案基础上，添加微合金元素Sn或Sb并限定其含量与Al、Si含量的关系，不仅可以避免带钢在退火过程中形成致密的AlN，使制备得到的无取向硅钢的洁净度高、铁损低，磁感高；进而通过连铸工序中结晶器保护渣的化学成分方案的设计，可以抑制钢水中的Al和保护渣中的SiO2发生氧化还原反应，提高保护渣的润滑和传热效果，提高了连铸坯的表面质量，解决了高Al硅钢连铸坯表面容易出现裂纹的问题；进一步通过控制热轧时的各阶段温度，从而可以减少带钢表面Al2O3和SiO2复合氧化层的生成，再结合酸洗工艺的改进，通过NH4HF2+HCl酸洗溶液替代传统的HCl酸洗工艺，并控制NH4HF2+HCl浓度、酸洗温度和酸洗时间，可以将热轧带钢表面的Al2O3和SiO2氧化层清洗干净，而且通过在第三阶酸洗时添加H2O2，避免了钢卷表面的晶间腐蚀。
本发明一实施方式还提供了一种高Si高Al无取向硅钢，采用上述生产方法制备而成，该高Si高Al无取向硅钢的厚度为0.2～0.4mm，并且，如前所述，其化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn或Sb，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Sn的含量为0.01×Si+0.04×Al，Sb的含量为0.01×Si+0.04×Al，C+S+O+N≤0.007％。
经检测，采用上述生产方法制备得到的高Si高Al无取向硅钢，其铁损P1.5/50≤2.5W/kg，铁损P1.0/400≤17W/kg，铁损P1.0/800≤25W/kg，磁感B2500≥1.58T，B5000≥1.63T，磁感应性能优异，延伸率可以满足卷绕铁芯在卷绕加工过程中的塑性变形要求，卷绕无开裂，且表面质量优异，无表面缺陷，应用于电机等产品时电磁性能合格，能够满足电机等产品的应用能效的需求。
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3个实施例来进一步说明本发明的有益效果，当然，这3个实施例仅为本发明所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。
其中，3个实施例分别提供了一种高Si高Al无取向硅钢，每个实施例中冶炼所得钢水、连铸坯以及最终制备的高Si高Al无取向硅钢的化学成分均相同，3个实施例的化学成分具体参表1。另，除表1所示的化学元素外，3个实施例的化学成分中，C≤0.0025％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，C+S+O+N≤0.007％，其余为Fe及不可避免的杂质。
表1
实施例1
高Si高Al无取向硅钢的生产方法包括依序进行的如下工序：
(1)冶炼
冶炼最终所得钢水的化学成分如前文所述，具体请参表1。
具体地，所述钢水冶炼工序包括依序进行的如下步骤：
a.铁水KR脱硫
将铁水在KR脱硫装置中进行脱硫处理，控制扒渣率为97％，出站时铁水中S含量为0.0008％。
b.转炉冶炼
将脱硫后的铁水送入转炉中与废钢混合成钢液并进行脱磷脱硅，至钢水中的S含量为0.0018％，P含量为0.02％，N含量为0.0016％时出钢。其中，废钢全部采用无取向硅钢回收料，废钢重量占转炉总装入量的15％。
c.RH真空精炼
采用RH真空循环脱气设备对转炉冶炼后的钢水进行真空脱碳、脱氧、合金化和去除夹杂物处理。在RH真空精炼过程中，利用转炉出钢中的O元素进行脱碳，再利用合金元素Si脱氧。在合金化过程中，先添加合金元素Si，再添加合金元素Al，再基于实际的Si/Al含量添加金属Sn或Sb；最后在真空条件下，进行净循环，以有效去除钢水中的夹杂物。
(2)连铸
具体地，将钢水冶炼工序所得钢水采用连铸设备连续浇铸成厚度为220mm的连铸坯，连铸坯的化学成分亦如前文所述，具体请参表1。
连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO228～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF 8～14％，Li2O1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％。发热剂为钙硅合金，其中Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％；保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
连铸过程中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
(3)热轧
将连铸工序所得连铸坯先送入加热炉中进行加热，连铸坯的入炉温度为500～600℃，加热温度T1＝1101℃，加热时间为160～180min；之后送入双机架粗轧机进行6道次粗轧，具体在第一机架进行1道次粗轧后送入第二机架进行5道次粗轧；之后送入七机架精轧机进行7道次精轧，精轧的开轧温度为920℃，精轧的终轧温度T2＝812℃，精轧的总压下率为93％；最后卷取得到厚度为2.0mm的热轧卷板，卷取温度T3＝553℃。
(4)常化
采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝952℃，均热段的保温时间为70s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s。
(5)酸洗
先将常化工序后的钢卷进行抛丸处理，以破碎其表面的氧化皮，之后进行酸洗。酸洗采用三个阶段进行，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为60g/L，HCl的浓度为190g/L，酸洗温度T5为90℃，酸洗时间t为25s；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为95g/L，HCl的浓度为240g/L，酸洗温度T5为95℃，酸洗时间t为20s；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为30g/L，HCl的浓度为100g/L，酸洗温度T5为95℃，酸洗时间t为50s。
(6)冷轧
采用二十辊单机架对酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.2mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为25％，控制总压下率为90％。
(7)退火
将冷轧工序所得冷硬卷送入退火炉中并在纯N2保护气氛下进行高温退火，退火温度T6＝998℃，退火时间为80s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为85μm，冷却时控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
(8)涂层
在退火后的无取向硅钢带上下表面均匀涂覆绝缘层并精整，得到高Si高Al无取向硅钢成品。
对3个实施例的无取向硅钢成品进行检测，得到其铁损P1.5/50、铁损P1.0/400、铁损P1.0/800、磁感应强度B2500和磁感应强度B5000的数据如表2所示。
实施例2
高Si高Al无取向硅钢的生产方法包括依序进行的如下工序：
(1)冶炼
冶炼最终所得钢水的化学成分如前文所述，具体请参表1。
具体地，所述钢水冶炼工序包括依序进行的如下步骤：
a.铁水KR脱硫
将铁水在KR脱硫装置中进行脱硫处理，控制扒渣率为98％，出站时铁水中S含量为0.0009％。
b.转炉冶炼
将脱硫后的铁水送入转炉中与废钢混合成钢液并进行脱磷脱硅，至钢水中的S含量为0.0016％，P含量为0.017％，N含量为0.0014％时出钢。其中，废钢全部采用无取向硅钢回收料，废钢重量占转炉总装入量的12％。
c.RH真空精炼
采用RH真空循环脱气设备对转炉冶炼后的钢水进行真空脱碳、脱氧、合金化和去除夹杂物处理。在RH真空精炼过程中，利用转炉出钢中的O元素进行脱碳，再利用合金元素Si脱氧。在合金化过程中，先添加合金元素Si，再添加合金元素Al，再基于实际的Si/Al含量添加金属Sn或Sb；最后在真空条件下，进行净循环，以有效去除钢水中的夹杂物。
(2)连铸
具体地，将钢水冶炼工序所得钢水采用连铸设备连续浇铸成厚度为220mm的连铸坯，连铸坯的化学成分亦如前文所述，具体请参表1。
连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO228～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF 8～14％，Li2O1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％。发热剂为钙硅合金，其中Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％；保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
连铸过程中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
(3)热轧
将连铸工序所得连铸坯先送入加热炉中进行加热，连铸坯的入炉温度为500～600℃，加热温度T1＝1089℃，加热时间为160～180min；之后送入双机架粗轧机进行6道次粗轧，具体在第一机架进行1道次粗轧后送入第二机架进行5道次粗轧；之后送入七机架精轧机进行7道次精轧，精轧的开轧温度为910℃，精轧的终轧温度T2＝802℃，精轧的总压下率为94％；最后卷取得到厚度为1.9mm的热轧卷板，卷取温度T3＝563℃。
(4)常化
采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝936℃，均热段的保温时间为50s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s。
(5)酸洗
先将常化工序后的钢卷进行抛丸处理，以破碎其表面的氧化皮，之后进行酸洗。酸洗采用三个阶段进行，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为70g/L，HCl的浓度为170g/L，酸洗温度T5为95℃，酸洗时间t为32s；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为90g/L，HCl的浓度为220g/L，酸洗温度T5为92℃，酸洗时间t为25s；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为40g/L，HCl的浓度为110g/L，酸洗温度T5为92℃，酸洗时间t为50s。
(6)冷轧
采用二十辊单机架对酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.25mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为30％，控制总压下率为86.8％。
(7)退火
将冷轧工序所得冷硬卷送入退火炉中并在纯N2保护气氛下进行高温退火，退火温度T6＝1014℃，退火时间为90s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为95μm，冷却时控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
(8)涂层
在退火后的无取向硅钢带上下表面均匀涂覆绝缘层并精整，得到高Si高Al无取向硅钢成品。
对3个实施例的无取向硅钢成品进行检测，得到其铁损P1.5/50、铁损P1.0/400、铁损P1.0/800、磁感应强度B2500和磁感应强度B5000的数据如表2所示。
实施例3
高Si高Al无取向硅钢的生产方法包括依序进行的如下工序：
(1)冶炼
冶炼最终所得钢水的化学成分如前文所述，具体请参表1。
具体地，所述钢水冶炼工序包括依序进行的如下步骤：
a.铁水KR脱硫
将铁水在KR脱硫装置中进行脱硫处理，控制扒渣率为98％，出站时铁水中S含量为0.0008％。
b.转炉冶炼
将脱硫后的铁水送入转炉中与废钢混合成钢液并进行脱磷脱硅，至钢水中的S含量为0.0018％，P含量为0.02％，N含量为0.0016％时出钢。其中，废钢全部采用无取向硅钢回收料，废钢重量占转炉总装入量的16％。
c.RH真空精炼
采用RH真空循环脱气设备对转炉冶炼后的钢水进行真空脱碳、脱氧、合金化和去除夹杂物处理。在RH真空精炼过程中，利用转炉出钢中的O元素进行脱碳，再利用合金元素Si脱氧。在合金化过程中，先添加合金元素Si，再添加合金元素Al，再基于实际的Si/Al含量添加金属Sn或Sb；最后在真空条件下，进行净循环，以有效去除钢水中的夹杂物。
(2)连铸
具体地，将钢水冶炼工序所得钢水采用连铸设备连续浇铸成厚度为220mm的连铸坯，连铸坯的化学成分亦如前文所述，具体请参表1。
连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO228～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF 8～14％，Li2O1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％。发热剂为钙硅合金，其中Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％；保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
连铸过程中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
(3)热轧
将连铸工序所得连铸坯先送入加热炉中进行加热，连铸坯的入炉温度为500～600℃，加热温度T1＝1082℃，加热时间为160～180min；之后送入双机架粗轧机进行6道次粗轧，具体在第一机架进行1道次粗轧后送入第二机架进行5道次粗轧；之后送入七机架精轧机进行7道次精轧，精轧的开轧温度为910℃，精轧的终轧温度T2＝797℃，精轧的总压下率为94％；最后卷取得到厚度为1.8mm的热轧卷板，卷取温度T3＝587℃。
(4)常化
采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝928℃，均热段的保温时间为40s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s。
(5)酸洗
先将常化工序后的钢卷进行抛丸处理，以破碎其表面的氧化皮，之后进行酸洗。酸洗采用三个阶段进行，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为80g/L，HCl的浓度为155g/L，酸洗温度T5为98℃，酸洗时间t为38s；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为80g/L，HCl的浓度为200g/L，酸洗温度T5为92℃，酸洗时间t为28s；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为50g/L，HCl的浓度为120g/L，酸洗温度T5为85℃，酸洗时间t为50s。
(6)冷轧
采用二十辊单机架对酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.35mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为35％，控制总压下率为80.5％。
(7)退火
将冷轧工序所得冷硬卷送入退火炉中并在纯N2保护气氛下进行高温退火，退火温度T6＝1022℃，退火时间为100s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为100μm，冷却时控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
(8)涂层
在退火后的无取向硅钢带上下表面均匀涂覆绝缘层并精整，得到高Si高Al无取向硅钢成品。
对3个实施例的无取向硅钢成品进行检测，得到其铁损P1.5/50、铁损P1.0/400、铁损P1.0/800、磁感应强度B2500和磁感应强度B5000的数据如表2所示。
表2
从上表可知，实施例1～3的高Si高Al无取向硅钢具有优异的磁性能。
此外，实施例1～3的高Si高Al无取向硅钢的表面质量均合格，磁性能优异，可以极大的满足高效节能电机的使用需求，而且在制备卷绕铁芯的过程中均无开裂。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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。

Claims (10)

1.一种高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，包括依序进行的冶炼、连铸、热轧、常化、酸洗、冷轧、退火和涂层工序；
所述冶炼工序中，冶炼最终所得钢水的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025％，Si 2.0～3.5％，Al 1.0～2.0％，Mn 0.2～0.4％，Nb≤0.002％，V≤0.002％，Ti≤0.002％，Ni≤0.03％，Cr≤0.03％，Cu≤0.01％，N≤0.002％，P≤0.01％，S≤0.0015％，以及Sn或Sb，其余为Fe及不可避免的杂质，其中，Sn的含量为0.01×Si+0.04×Al，Sb的含量为0.01×Si+0.04×Al，C+S+O+N≤0.007％；
所述连铸工序中，连铸结晶器采用专用保护渣，保护渣的化学成分以质量百分比计包括：SiO2 28～36％，MgO≤5％，CaO 16～24％，Fe2O3≤5％，Al2O3≤5％，Na2O 13～15％，CaF8～14％，Li2O 1.1～1.5％，B2O3 4.5～5.5％，T.C≤1.5％，发热剂1.9～2.1％；
所述热轧工序中，将所述连铸工序所得连铸坯依次经过加热、粗轧、精轧、卷取得到热轧卷板，加热温度T1＝1160-20×[Si]-10×[Al]，加热时间为160～180min，终轧温度T2＝880-20×[Si]-15×[Al]，卷取温度T3＝600+5×[Si]-30×[Al]；
所述常化工序中，采用无氧化的明火对开卷后的带钢加热，所述带钢的加热速率为30～40℃/s，均热段温度T4＝1050-30×[Si]-20×[Al]，均热段的保温时间为40～70s，之后缓冷至700℃，缓冷时的冷却速率为10℃/s，之后快冷至室温，快冷时的冷却速率为30℃/s；
所述酸洗工序中，采用三个阶段进行酸洗，第一阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为60～80g/L，HCl的浓度为150～200g/L；第二阶段的酸洗液采用NH4HF2+HCl混合溶液，NH4HF2的浓度为80～100g/L，HCl的浓度为200～250g/L；第三阶段的酸洗液采用H2O2+HCl混合溶液，H2O2的浓度为30～50g/L，HCl的浓度为100～120g/L；三个阶段各自的酸洗时间t、酸洗温度T5一一对应且满足：
其中，B＝-0.01×[NH4HF2]2+2×[HCl]-75，t的单位为s，温度的单位均为℃。
2.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，所述发热剂为钙硅合金，其中，Ca的质量百分比为40％，Si的质量百分比为60％。
3.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，所述保护渣的二元碱度为0.61～0.63，熔点为1000±40℃，粘度为0.2±0.05Pa·s。
4.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述连铸工序中，在二冷区采用电磁搅拌，搅拌电流为400A，搅拌频率为8Hz，连铸拉速为1.2±0.1m/min。
5.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述冷轧工序中，采用二十辊单机架对所述酸洗工序后的热轧带钢进行往复式冷轧，得到厚度为0.2～0.4mm的冷硬卷，控制首道次的压下率为25～35％，控制总压下率为80～90％。
6.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述退火工序中，在纯N2保护气氛下将所述冷轧工序所得冷硬卷进行高温退火，退火温度T6＝900+30×[Si]+20×[Al]，单位为℃，退火时间为80～100s，控制高温退火后的钢卷完成充分再结晶，且平均晶粒尺寸为80～120μm。
7.根据权利要求6所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述退火工序中，对高温退火后的钢卷进行冷却，控制冷却至400～550℃前的冷却速度≤10℃/s。
8.根据权利要求1所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工序中，将所述连铸坯送入加热炉中进行加热，所述连铸坯的入炉温度为500～600℃，粗轧采用双机架进行6道次粗轧，包括在第一机架进行的1道次粗轧和在第二机架进行的5道次粗轧，精轧采用七机架精轧机进行7道次精轧，控制精轧的总压下率为93～94％，所述热轧卷板的厚度为1.8～2.0mm。
9.一种高Si高Al无取向硅钢，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述的高Si高Al无取向硅钢的生产方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的高Si高Al无取向硅钢，其特征在于，其铁损P1.5/50≤2.5W/kg，铁损P1.0/400≤17W/kg，铁损P1.0/800≤25W/kg，磁感B2500≥1.58T，B5000≥1.63T。
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