CN1199748C - 无取向电工钢生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双辊薄带连铸制造无取向电工钢的方法；硅含量0～3.5%的钢水，经过两个转动结晶辊，形成凝壳，从结晶辊导出，形成铸带，铸带进入在线热轧机，在线热轧机的开轧温度800～1000℃温度，热轧变形量5%～25%，经热轧机轧制后卷取，本发明的生产工艺简单且能有效地生产高性能的无取向电工钢。
Description
技术领域
本发明涉及一种无取向电工钢的生产方法，尤其涉及一种双辊薄带连铸制造无取向电工钢的方法。
背景技术
无取向电工钢板是电机用主要铁芯材料，通常生产工艺流程如图1和图2所示。现有无取向电工钢工艺存在设备投资大、工序复杂、能耗大、环境负荷大等问题。
为了提高电机效率，希望无取向电工钢的铁损低，磁感高；为了降低无取向电工钢的铁损，通常采用提高钢水纯净度、提高Si、Al含量、提高退火温度和延长退火时间等方法，但随着铁损降低同时也会出现磁感也相应降低的问题，用常规方法生产的电工钢磁性能水平如下：含硅量＜0.5％电工钢，P15/50＜6.0W/kg、B501.75～1.76T，常化后可达到P15/50＜5.5W/kg、B501.76～1.78T水平；含硅量～1.5％电工钢；P15/50＜4.0W/kg，B501.69～1.70T；含硅量～3％电工钢，P15/50＜3.5W/kg，B501.66～1.6gT。因此常规方法生产的电工钢越来越难以满足高效铁芯材料对电工钢材料的要求。
双辊薄带连铸技术在不锈钢和碳钢上已日趋成熟并逐步接近商业化水平，用双辊法生产的1～5mm硅钢薄铸带晶粒平均尺寸为50～200μ，远远大于双辊薄带连铸不锈钢和碳钢的晶粒尺寸，比通用工艺的热轧带晶粒更大，而且由于快冷产生的热应力大和晶体缺陷多，直接冷轧困难，板型较差，而电工钢对板型和磁性能的要求又非常高。而且电工钢双辊薄带连铸技术还停留在实验室研究阶段，研究内容和专利也集中在取向电工钢上。
经检索发现无取向电工钢薄带连铸现有专利文献，为日本特开平6-31395，其公开一种双辊薄带连铸方法生产无取向电工钢工艺过程，其工艺过程是：钢水通过两个转动的结晶辊快速冷却凝固形成薄带。为降低其厚度提高韧性，同时在两个结晶辊上加约100Kg/mm2压力，而制得韧性优良的无取向电工钢用铸带。
该方法的缺陷在于，由于在结晶辊上加约100Kg/mm2压力，虽然使晶体缺陷减少，提高韧性，但刚刚凝固的铸带温度至少在1400℃以上，强度低，塑性极差，提高铸轧力容易产生铸带表面横裂纹，影响后续冷轧工艺的顺利进行。
发明内容
鉴于现有状况，本发明的目的在于提供一种可生产高性能的双辊薄带连铸制造无取向电工钢的方法。
本发明的双辊薄带连铸制造无取向电工钢的方法是：
硅含量0～3.5％的钢水，经过两个转动结晶辊，形成凝壳，经转动结晶辊导出，形成铸带，铸带进入在线热轧机，在线热轧机的开轧温度800～1000℃温度，热轧变形量5％～25％，经热轧机轧制后卷取。
1)开轧温度
双辊连铸薄带冷却到800～1000℃后进行在线热轧，开轧温度过高或过低都将影响热轧塑性及热轧晶粒组织，高硅电工钢开轧温度取上限，低硅电工钢开轧温度取下限。
2)热轧变形量
热轧变形量为5％～25％，变形量小于5％，中心变形不透，热轧组织不均匀，影响成品磁性能；变形量大于25％，轧机负荷增加，板型控制难；铸带中心组织细小，热轧组织不均匀，影响成品磁性能。
3)卷取温度
卷取温度为540℃～750℃，其中大于2％Si大于680℃卷取使热轧组织进一步均匀，小于2％Si按540℃～600℃卷取。
4)退火
无取向电工钢铁损随退火温度的降低而降低，磁感对退火温度不敏感，因此可以提高退火温度提升牌号，具体退火工艺如下：含硅量＜0.5％，780～840℃×10S退火；含硅量1.5％，860℃×30S+880～920℃×20S退火；含硅量3％，860℃×30S+1050～1100℃×20S。
5)涂层
涂层同常规工艺一样。
化学成分：
1)硅
硅显著提高电阻率，减少涡流损耗，硅促进晶粒粗化，降低磁滞损耗，降低铁损，是提高电工钢牌号的主要合金元素；但硅降低铁损的同时也使磁感应强度降低，硅的添加量为0～3.5％。
2)碳
碳是扩大γ相区元素。碳在硅钢中为有害元素，它在铁中以间隙固溶体状态存在。随着含碳量的增加，磁滞损失增大，铁损增加，磁感应强度降低，过量的碳存在于成品中会引起磁时效。这就要求在冶炼时将碳降低到100ppm以下，成品完全退火时可以不脱碳或少脱碳，以降低成品内氧化层和氮化层的厚度，降低铁损，减少钢带划伤，提高机组速度，增加产量。
3)铝
铝的作用与硅相近，提高电阻率、促进晶粒粗化、缩小γ区，减少铁芯损失，但也使磁感应强度降低；铝在0.005％～0.1％之间易形成细小的AlN，阻碍晶粒长大，同时(111)组分增加，织构变坏，引起铁损增加、磁感降低，所以钢中铝含量控制在≥0.2％或≤0.005％。
4)锰
锰是扩大γ区的元素，锰优先与钢中的S形成高熔点的MnS，可以防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象，改善硅钢的热轧塑性；硅钢中Mn/S比一般大于10，硫低，锰也相应降低；锰可以改善热轧板组织和织构，促使(100)和(110)组分加强，(111)组分减弱，改善磁性；添加量0.2～0.4％。
5)硫
硫对磁性极为有害，使矫顽力和磁滞损耗增加，磁感应强度下降，晶粒变小。此外，还可引起热脆。硫含量要求在50ppm以下。
6)磷
磷溶解于铁中形成置换固溶体，缩小γ区，磷降低矫顽力、磁滞损耗和涡流损耗。在低碳低硅电工钢中，磷提高钢带硬度，改善冲片性，一般添加0.06％～0.08％；磷使冷加工困难，在硅较高时，应尽量减少，防止冷加工困难，要求小于0.02％。
7)硅钢所必须的其他元素，剩余部分为Fe。
本发明的有益效果
本发明通过铸带在线热轧和卷取可以减少铸带内部缺陷、释放铸带内应力、细化和均匀化铸带组织、促进夹杂物聚集和长大，从而改善铸带表面质量、改善板型、提高韧性和磁性能。本发明的生产工艺简单且能有效地生产高性能的无取向电工钢。
本发明方法生产的电工钢的铁损P15/50降低约1W/kg，磁感B50提高0.02～0.05T。
附图说明
图1现有低碳低硅无取向硅钢通用制造工艺流程；
图2现有高牌号无取向硅钢通用制造工艺流程；
图3本发明的薄带连铸工艺生产无取向电工钢工艺流程；
图4本发明的方法生产的无取向电工钢的金相组织图。
具体实施方式
本发明的双辊薄带连铸方法生产无取向电工钢工艺过程如图3所示，其工艺流程为：中间包1内的钢水由浸入式水口注入熔池2后，在两个结晶辊3表面接触处开始形成凝壳；随着金属热量不断地被旋转的结晶辊3导出，液体金属继续凝固，形成铸带5，铸带5在旋转的结晶辊3和夹送辊4的作用下进入在线热轧机6，经热轧机6轧制后卷取7；再经酸洗、冷轧、退火和涂层生产无取向电工钢。
实施例
无取向硅钢成份见表1，热轧开轧温度，实施例1、2为800℃，实施例3为900℃，实施例4、比较例1、2为1000℃；卷取温度700℃，其中实施例1、实施例2为560℃；冷轧板厚0.5mm；热处理制度如下：实施例1为800℃×10s，实施例2为860℃×30s+900℃×20s，其余试样为860℃×30s+1050℃×20s。本发明的方法生产的电工钢的磁性能和热轧压下率见表2，成品组织见图4。
表1 重量百分比
| 成分 | C | Si | Mn | P | S | Al |
| 实施例1 | 0.0039 | 0.17 | 0.30 | 0.096 | 0.0032 | ＜0.001 |
| 实施例2 | 0.0011 | 1.45 | 0.29 | 0.024 | 0.0042 | 0.004 |
| 实施例3 | 0.0012 | 2.72 | 0.43 | 0.027 | 0.0036 | 0.001 |
| 实施例4 | 0.0024 | 2.59 | 0.41 | 0.024 | 0.0042 | 0.001 |
| 比较例1 | 0.0037 | 2.73 | 0.48 | 0.023 | 0.0036 | 0.007 |
| 比较例2 | 0.0023 | 2.95 | 0.56 | 0.026 | 0.0037 | 0.056 |
| 比较例3 | 0.0021 | 2.78 | 0.02 | 0.005 | 0.0044 | ＜0.001 |
表2磁性能结果
| 热轧压下率 | P15/50W/kg | B50 T | |
| 实施例1 | 24.2％ | 4.97 | 1.80 |
| 实施例2 | 18.8％ | 3.84 | 1.75 |
| 实施例3 | 16％ | 3.23 | 1.72 |
| 实施例4 | 7.2％ | 3.87 | 1.71 |
| 比较例1 | 26.4％ | 4.90 | 1.69 |
| 比较例2 | 3.2％ | 4.30 | 1.69 |
| 比较例3 | - | 4.15 | 1.66 |
从表2中可以看出本发明实施例1～4即不同硅含量(0.17～2.72％)无取向电工钢的磁性能水平，其磁性能特别是磁感显著优于常规工艺生产产品(比较例1～3)。
表2中还可以看出，热轧压下率对磁性能的影响，在成分相近的情况下，热轧变形量5％～25％内的实施例3、4的磁性能(铁损、磁感)明显优于比较例1～3(其热轧变形量在5％～25％范围以外)的磁性能。
Claims (2)
1.一种无取向电工钢的生产方法，其特征是，硅含量0～3.5％的钢水，经过两个转动结晶辊，形成凝壳，从结晶辊导出，形成铸带，铸带进入在线热轧机，在线热轧机的开轧温度800℃～1000℃温度，热轧变形量5％～25％，经热轧机轧制后卷取。
2.根据权利要求1所述的无取向电工钢的生产方法，其特征在于，其中所述的卷取温度为540℃～750℃。
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