CN117983771A - 无取向硅钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无取向硅钢及其生产方法，无取向硅钢以质量百分数计包括：C≤0.004％，1.2％≤Si≤1.7％，0.25％≤Al≤0.6％,0.40％≤Mn≤0.9％，P≤0.04％，S≤0.006％，0.020％≤Sb≤0.050％，N≤0.0050％，Ti≤0.0050％，其余为铁和不可避免的微量元素；其中，1.60％≤[Si]+[Al]≤2.1％；[C]+[S]+[N]+[Ti]≤0.010％；[Si]、[Al]、[C]、[S]、[N]、[Ti]依次分别表示Si、C、S、N和Ti在无取向硅钢中的质量含量。该无取向硅钢在解决成品瓦楞条纹缺陷的问题的基础上，具有良好的低铁损和优异的磁性能。本申请提供能够制备上述无取向硅钢的生产方法，其也具有无取向硅钢的优势。

Description

无取向硅钢及其生产方法

技术领域

本申请属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种无取向硅钢及其生产方法。

背景技术

硅钢是一种含有硅元素的钢材，硅的存在可以显著降低钢材的磁导率，从而减小磁滞损耗和涡流损耗。无取向硅钢与取向硅钢相比，其晶粒的方向没有特定的取向性，因此在任何方向上都具有相似的磁性能。

无取向硅钢(Non-oriented Electrical Steel)通常适用于需要优良磁导率、低磁滞损耗和低涡流损耗的电气设备，如电动机、发电机、变压器等。目前，中高牌号无取向硅钢经常出现瓦楞条纹缺陷，且其磁性能较低。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种无取向硅钢及其生产方法，使无取向硅钢在解决成品瓦楞条纹缺陷的问题的基础上，具有良好的低铁损和优异的磁性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种无取向硅钢，以质量百分数计包括：C≤0.004％，1.2％≤Si≤1.7％，0.25％≤Al≤0.6％,0.40％≤Mn≤0.9％，P≤0.04％，S≤0.006％，0.020％≤Sb≤0.050％，N≤0.0050％，Ti≤0.0050％，其余为铁和不可避免的微量元素；其中，1.60％≤[Si]+[Al]≤2.1％；[C]+[S]+[N]+[Ti]≤0.010％；[Si]、[Al]、[C]、[S]、[N]、[Ti]依次分别表示Si、C、S、N和Ti在无取向硅钢中的质量含量。

根据本申请一个方面的实施例，无取向硅钢铁损≤2.9W/kg、磁感≥1.68T。

根据本申请一个方面的实施例，无取向硅钢的力学性能包括：屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa，延伸率≥20％。

第二方面，本申请实施例提供了一种无取向硅钢的生产方法，包括：

将钢水进行电磁搅拌并连铸，制得铸坯，其中，连铸用连浇中包的温度为1540～1555℃；

将铸坯依次进行加热、热连轧和卷取，制得连轧卷，其中，卷取的温度为680±30℃；

将连轧卷进行开卷、酸洗冷连轧和退火，制得无取向硅钢。

根据本申请一个方面的实施例，铸坯拉速为1.2至1.6m/min。

根据本申请一个方面的实施例，加热的温度为1140±30℃，铸坯加热后出炉温度为1080～1150℃；热连轧的终轧温度为900±30℃。

根据本申请一个方面的实施例，酸洗冷连轧的相对压下率75％～85％；酸洗冷连轧的第一道次压下率为大于26％且＜33％。

根据本申请一个方面的实施例，退火的温度920～1000℃；退火用退火炉内带钢的单位张力为1.5-2.5MPa。

根据本申请一个方面的实施例，将钢水进行电磁搅拌并连铸之前包括：

将初始钢水进行转炉冶炼，制得转炉钢水；

将转炉钢水进行RH精炼，制得RH钢水精炼处理，其中，当[C]、[O]及温度满足预定要求后，加硅脱氧并进行合金化，使转炉钢水在RH冶炼炉中进行极限真空循环5-10min后，加入合金并净循环5-8min。

根据本申请一个方面的实施例，转炉钢水中的出钢碳的质量含量为0.020％～0.060％，氩站碳含量为0.020％～0.065％，氩站温度1600-1630℃。

本申请至少具有以下有益效果：

本申请实施例提供的无取向硅钢，通过Si、Al、C、S、N、Ti、Sb等元素的成分设计，使无取向硅钢具有良好的磁性能，包括低铁损和较高的磁感，通过控制无取向硅钢的化学成分，搭配合适的工艺，克服了此牌号的无取向硅钢表面具有明显瓦楞条纹缺陷的技术问题，制得了表面质量较佳的产品。

此外，本申请实施例提供的无取向硅钢通过成分和工艺优化，不经过常化工艺也可生产出铁损≤2.9W/kg、磁感≥1.68T的35W440产品，缩短了产品生产周期和降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例1的无取向硅钢热连轧后的显微图。

图2示出了本申请对比例1的无取向硅钢热连轧后的显微图。

图3示出了本申请实施例1的无取向硅钢酸洗冷连轧后的显微图。

图4示出了本申请对比例1的无取向硅钢酸洗冷连轧后的显微图。

图5示出了本申请实施例1的无取向硅钢成品的外观图。

图6示出了本申请对比例1的无取向硅钢成品的外观图。

具体实施方式

为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。

为了简便，本申请仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种及其两种以上。

本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。

无取向硅钢

第一方面，本申请实施例提供了一种无取向硅钢，以质量百分数计包括：C≤0.004％，1.2％≤Si≤1.7％，0.25％≤Al≤0.6％,0.40％≤Mn≤0.9％，P≤0.04％，S≤0.006％，0.020％≤Sb≤0.050％，N≤0.0050％，Ti≤0.0050％，其余为铁和不可避免的微量元素；其中，1.60％≤[Si]+[Al]≤2.1％；[C]+[S]+[N]+[Ti]≤0.010％；[Si]、[Al]、[C]、[S]、[N]、[Ti]依次分别表示Si、C、S、N和Ti在无取向硅钢中的质量含量。

经研究发现，解决中高牌号的无取向硅钢的瓦楞条纹缺陷的问题足以通过均采取炼钢+热轧+常化+酸洗+冷轧+退火涂层的工艺进行生产，采用了常化工艺。

硅钢常化工艺是将热轧硅钢在卧式连续加热炉里快速加热到900-1000℃，保温1-3分钟，然后进行缓冷、水套冷却、喷水冷却的热处理工艺。其主要目的是使热轧板组织更均匀，使再结晶晶粒增多，防止瓦楞条纹缺陷，同时使晶粒和析出物粗化，成品磁性能提高。

热轧硅钢常化后，表面氧化铁皮很难除干净，故采取喷丸+酸洗的方式来清除氧化铁皮。现有常化工艺生产中高牌号无取向硅钢的工艺存在生产周期长、成本高的缺点。本申请通过相关的元素设计以及相关工艺的搭配，无需采用常化工艺，解决了无取向硅钢具有瓦楞条纹缺陷的技术问题，并使其具有相当的力学性能和磁性能。

根据本申请实施例，控制Si和Al的成分在上述范围，有利于保证钢产品的成品铁损在较低范围，提高了无取向硅钢的磁性能。还有利于改善无明显瓦楞条纹缺陷，提高钢成品的表面质量。

根据本申请实施例，控制C、S、N、Ti的成分在上述范围，有利于保证钢产品的成品铁损在较低范围，提高了无取向硅钢的磁性能。

根据本申请实施例，控制Sb的成分在上述范围，以及搭配其他元素成分，有利于提高钢产品的成品磁感。添加偏聚元素Sb，可以提高磁感、降低铁损。加锑可以在冷轧时加速形成形变带，再结晶退火时(110)优先在形变带形核，同时抑制(111)晶粒长大。

根据本申请实施例，控制Si的成分在上述范围，以及搭配其他元素成分，有利于提高钢产品的成品磁感。

根据本申请实施例，控制Mn的成分在上述范围，以及搭配其他元素成分，扩大γ相区，使MnS粗化，有利于退火时晶粒长大，热轧时发生相变，解决瓦楞条纹缺陷。

在一些可选的实施方式中，无取向硅钢的铁损≤2.9W/kg、磁感≥1.68T。

根据本申请实施例，控制无取向硅钢的铁损和磁感在上述范围，有利于提高无取向硅钢的磁性能。

在一些可选的实施方式中，无取向硅钢的力学性能包括：屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa，延伸率≥20％。

无取向硅钢的生产方法

第二方面，本申请实施例提供了一种无取向硅钢的生产方法，包括：

将钢水进行电磁搅拌并连铸，制得铸坯，其中，连铸用连浇中包的温度为1540～1555℃；

将铸坯依次进行加热、热连轧和卷取，制得连轧卷，其中，卷取的温度为680±30℃；

将连轧卷进行开卷、酸洗冷连轧和退火，制得无取向硅钢。

根据本申请实施例，连铸时要使用电搅辊，使铸坯等轴晶比例在50％以上，以避免产生瓦楞条纹，控制卷取温度680±30℃，有利于使钢中的晶粒粗化，钢芯部无长条粗大纤维状组织，上述温度进行卷取有利于带钢中部组织进行再结晶和长大，从而有利于改善或消除钢的瓦楞条纹缺陷。

根据本申请实施例，热连轧的主要目的是使板坯的析出物充分析出和长大，可以采用低加热温度，防止钢中MnS、AlN等析出物固溶粗化；合适的卷取温度是保证热轧结晶以及析出物粗化，可改善织构和磁性能。

在一些实施例中，无取向硅钢的生产流程一般为将铁水进行KR脱硫—转炉冶炼—RH精炼—连铸—加热—粗轧—精轧—热轧卷入库—开卷—焊接—酸洗连轧—打包入库—开卷—焊接—退火—涂层—烧结—卷取—打包入库。

在一些可选的实施方式中，铸坯拉速为1.2至1.6m/min。铸坯中的等轴晶率可以＞50％

在一些可选的实施方式中，加热的温度为1140±30℃，铸坯加热后出炉温度为1080～1150℃；热连轧的终轧温度为900±30℃。

根据本申请实施例，控制加热的温度和出炉温度，以及轧制的终轧温度，有利于使铸坯加热均匀，防止热轧生产薄规格基板时产生针状厚差。

在一些可选的实施方式中，酸洗冷连轧的相对压下率75％～85％；酸洗冷连轧的第一道次压下率为大于26％且＜33％。

根据倍数年前实施例，酸洗冷连轧的主要目的是去除钢板表面氧化铁皮，同时使较厚的热轧板轧制成很薄的冷轧带钢。其压下率的设定主要是根据轧机能力而定，例如，针对2.2mm的铸坯(基板)，有利于冷连轧高效生产，又可以得到较好的磁性能。轧制相对压下率75％～85％；冷轧第一道次压下率按＜33％控制，有利于消除基板厚差，提高成品厚度波动±3μm的比例。

在一些可选的实施方式中，退火的温度920～1000℃；退火用退火炉内带钢的单位张力为1.5-2.5MPa。

根据本申请实施例，退火可以消除冷轧轧制产生的加工硬化，同时使带钢完全再结晶并长大，以获得理想的铁损及磁感应强度。退火温度950-1000℃，使晶粒在大小合适的时再结晶，有利于降低铁损，达到低铁损的目的。退火炉内单位张力按1.5-2.5MPa控制，可以减少带钢内应力，提高产品磁性能。

此外，退火时要注意不能超过硅钢的相变点，否则，相变可产生大小同时存在的晶粒，破坏有利织构组分，使磁性能变坏。

在一些实施例中，钢水在钢包下渣检测系统进行检测控制铸坯的成分，利用连浇中包，其温度为1540～1555℃，中包使用高硅质的保温覆盖剂，使用电工钢保护渣，铸坯拉速控制范围为≥1.2m/min，从而使连铸顺利进行。连铸时要使用电搅辊，使铸坯等轴晶比例在50％以上，以避免产生瓦楞条纹。

在一些可选的实施方式中，将钢水进行电磁搅拌并连铸之前包括：

将初始钢水进行转炉冶炼，制得转炉钢水；

将转炉钢水进行RH精炼，制得RH钢水精炼处理，其中，当[C]、[O]及温度满足预定要求后，加硅脱氧并进行合金化，使转炉钢水在RH冶炼炉中进行极限真空循环5-10min后，加入合金并净循环5-8min。

根据本申请实施例，钢水在RH炉真空脱气和成分调整，钢包提升后，迅速抽真空，根据转炉出站钢水中[C]、[O]及温度情况，确定耗氧量进行强制吹氧脱碳，当钢水中碳含量达到要求后，加硅脱氧并合金化，极限真空循环≥5min后，加入铝等其他合金，进行合金化并净循环5-8min。

在一些可选的实施方式中，转炉钢水中的出钢碳的质量含量为0.020％～0.060％，氩站碳含量为0.020％～0.065％，氩站温度1600-1630℃。

在一些可选的实施方式中，卷取的温度为520-580℃；热轧板的头部和尾部分别采用U型温度方式进行卷取；热轧板的两端分别为20m处的卷取温度为580-640℃。

在本申请实施例中，热轧板头尾采用U型温度方式进行卷取，因热轧板卷取温度650-710℃，且热轧板头、尾冷却速度快，不利于TiC的第二相析出，故距离热轧板头、尾各0-20m处的卷取温度680-720℃，以及热轧卷下线堆垛缓慢冷却到250℃以下，使热轧后的晶粒粗化，提高磁性能。

在一些实施例中，卷取之后进行缓冷。可以在空气中进行缓冷，使热轧后的晶粒粗化，提高磁性能。

实施例

下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。

实施例

本申请实施例提供了一种无取向硅钢的生产方法，将铁水进行KR脱硫—转炉冶炼—RH精炼—连铸—加热—粗轧—精轧—热轧卷入库—开卷—焊接—酸洗连轧—打包入库—开卷—焊接—退火—涂层—烧结—卷取—打包入库，具体包括：

将钢水进行电磁搅拌并连铸，制得铸坯，其中，连铸用连浇中包的温度为1540～1555℃；

将铸坯依次进行加热、热连轧和卷取，制得连轧卷，其中，卷取的温度为680±30℃；

将连轧卷进行开卷、酸洗冷连轧和退火，制得无取向硅钢，其中，退火炉内单位张力按1.5-2.5MPa控制。

本申请实施例提供了一种无取向硅钢，以质量百分数计包括：C≤0.004％，1.2％≤Si≤1.7％，0.25％≤Al≤0.6％,0.40％≤Mn≤0.9％，P≤0.04％，S≤0.006％，0.020％≤Sb≤0.050％，N≤0.0050％，Ti≤0.0050％，其余为铁和不可避免的微量元素；其中，1.60％≤[Si]+[Al]≤2.1％；[C]+[S]+[N]+[Ti]≤0.010％；[Si]、[Al]、[C]、[S]、[N]、[Ti]依次分别表示Si、C、S、N和Ti在无取向硅钢中的质量含量。具体如表1所示。

表1无取向硅钢的化学成分(炉号3501535、3501537、3501538)。

炼钢的生产方法的具体参数

1、转炉钢水冶炼：氩站碳控制在0.041％；氩站温度1628℃，氩站【O】含量620ppm，出钢加入147kgAL40；

2、RH钢水精炼处理：钢水进站温度1602℃，进站【O】含量567ppm，脱碳终点【O】372ppm，加铝硅时间间隔5min，合金化后钢水净循环时间8min，钢水处理周期32min。

3、板坯连铸：中包温度为1552℃，过热度30℃，拉速1.45m/min。

4、热连轧的参数包括：

5、酸洗冷连轧：

6、退火参数

对比例1-3

本对比例与实施例1的不同之处在于：元素成分不同，具体如下表。

对比例4-6

本对比例与实施例1的不同之处在于：卷取的温度和退火的温度不同。具体地，对比例4中卷取的温度为620℃；对比例5中酸洗冷连轧的压下率为88％，第一道次压下率为40％；对比例6中退火的温度为880℃，退火用退火炉内带钢的单位张力为4.0MPa。

测试部分

1)力学性能检测：按照对实施例的无取向硅钢采用GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行测定力学性能测试。经检测，实施例的无取向硅钢满足牌号为35W440钢产品的要求。

2)磁感性能检测：采用GB/T 3655方法分别对取向硅钢磁感性能进行检测，测试结果如下表。

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通过上表可知，实施例的产品磁性能较好，而对比例的产品存在铁损或磁感不满足要求的情况。

3)瓦楞状缺陷检测：通过肉眼和显微镜观察实施例1和对比例1的无取向硅钢制备过程中的各种钢组织。

检测发现，实施例1和对比例1的热连轧后，钢板依次分别如图1和图2所示。实施例1和对比例1的酸洗冷连轧后，钢板依次分别如图3和图4所示。实施例1和对比例1的无取向硅钢的成品依次分别如图5和图6所示。实施例的无取向硅钢没有瓦楞状缺陷，具有良好的表面质量。而对比例1的无取向硅钢有瓦楞状缺陷，无法满足市场需求。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无取向硅钢，其特征在于，以质量百分数计包括如下化学成分：C≤0.004％，1.2％≤Si≤1.7％，0.25％≤Al≤0.6％,0.40％≤Mn≤0.9％，P≤0.04％，S≤0.006％，0.020％≤Sb≤0.050％，N≤0.0050％，Ti≤0.0050％，其余为铁和不可避免的微量元素；其中，1.60％≤[Si]+[Al]≤2.1％；[C]+[S]+[N]+[Ti]≤0.010％；[Si]、[Al]、[C]、[S]、[N]、[Ti]依次分别表示Si、C、S、N和Ti在所述无取向硅钢中的质量含量。

2.根据权利要求1所述的无取向硅钢，其特征在于，所述无取向硅钢的铁损≤2.9W/kg、磁感≥1.68T。

3.根据权利要求1所述的无取向硅钢，其特征在于，所述无取向硅钢的力学性能包括：屈服强度≥275MPa，抗拉强度≥380MPa，延伸率≥20％。

4.一种无取向硅钢的生产方法，其特征在于，包括：

将钢水进行电磁搅拌并连铸，制得铸坯，其中，连铸用连浇中包的温度为1540～1555℃；

将铸坯依次进行加热、热连轧和卷取，制得连轧卷，其中，所述卷取的温度为680±30℃；

将连轧卷进行开卷、酸洗冷连轧和退火，制得所述无取向硅钢。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述铸坯拉速为1.2至1.6m/min。

6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述加热的温度为1140±30℃，所述铸坯加热后出炉温度为1080～1150℃；所述热连轧的终轧温度为900±30℃。

7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述酸洗冷连轧的相对压下率75％～85％；所述酸洗冷连轧的第一道次压下率为大于26％且＜33％。

8.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述退火的温度920～1000℃；所述退火用退火炉内带钢的单位张力为1.5-2.5MPa。

9.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，将钢水进行电磁搅拌并连铸之前包括：

将初始钢水进行转炉冶炼，制得转炉钢水；

将所述转炉钢水进行RH精炼，制得RH钢水精炼处理，其中，当[C]、[O]及温度满足预定要求后，加硅脱氧并进行合金化，使转炉钢水在RH冶炼炉中进行极限真空循环5-10min后，加入合金并净循环5-8min。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述转炉钢水的出钢碳的质量含量为0.020％～0.060％，氩站碳含量为0.020％～0.065％，氩站温度1600-1630℃。