CN1796015A - 薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法 - Google Patents
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Abstract
薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,包括如下步骤:a.按下述成分冶炼:C≤0.005%、Si≤3.5%、Mn≤1.5%、Al≤1.5%、P≤0.2%、S≤0.010%、N≤0.005%、O≤0.02%以及余铁,以上为重量百分比;b.连铸,钢水经连铸成板坯;c.加热,板坯入炉前温度为700℃~900℃,且在此温度保持30s~5min;铸坯在铁素体相区加热,加热温度≤1120℃;d.热轧,在铁素体相区轧制,终轧温度800℃~950℃;e.卷取,卷取温度500℃~900℃;f.常化处理或不退火处理,酸洗后经一次冷轧或带有中间退火的二次冷轧轧至目标厚度,而后实施最终退火,以此生产无取向电工钢产品。
Description
技术领域
本发明涉及无取向电工钢的制造方法,尤其涉及薄板坯连铸连轧生产磁性好成本低的冷轧无取向电工钢产品的方法。
背景技术
传统连铸—热轧产线是绝大多数钢铁厂使用的一种钢铁产品,包括冷轧无取向电工钢产品的生产方式,其特点是生产品种的包容性很好,产量大(一个现代化的传统热轧产线年产量可以达到300万吨~400万吨)。
传统的连铸生产无取向硅钢是在连铸拉速为0.8~1.5m/min、铸坯厚度为210mm~250mm的条件下进行的。按照这种流程的设计,对于无取向电工钢生产存在以下的问题:
在通常的连铸过热度条件下(15℃~40℃),由于拉速很低,凝固时间很长,对于C含量低于50ppm和Si含量1.5%~2.5%的电工钢来说柱状晶比例通常达到80%以上,对于C含量低于50ppm和硅含量大于2.5%的无取向硅钢来说柱状晶的比例将达到100%,且枝晶粗大,成品板产生严重的瓦楞状缺陷,用户无法使用。因此传统方法生产超低碳中高硅含量的无取向电工钢通常在连铸增设电磁搅拌装置,使铸坯等轴晶的比例提高到50%以上,从而消除瓦楞状缺陷。生产工序复杂,成本高。
连铸采用低过热度(<15℃)也可以提高超低碳中高硅含量的无取向电工钢等轴晶的比例,但转炉—精炼—连铸间温度管理难度很高,而且钢水在结晶器温度很低,粘度增加,夹杂物上浮十分困难,成品板夹杂物缺陷的比例增加。由于夹杂物阻碍成品板最终退火时晶粒的长大,使铁损劣化,同时夹杂物本身以及在其周围形成的应力场也会阻碍磁畴壁的移动,而且在其周围形成闭合畴而产生退磁场,使磁感劣化。因此无论从生产组织、钢板表面还是从磁性能来说,采取低过热度连铸的方式都是不可取的。
采取提高钢水C含量的方式,如将C按≥[(Si+Al)-0.75]%/100控制,使中高硅含量的无取向硅钢连铸坯在热轧过程中时有一定量的相变,在回复和再结晶过程中消除粗大的变形晶粒。缺点是成品板最终退火时需要深脱碳,退火时间成倍增加,退火效率很低,影响连退涂层机组的产量。这种方式也是不可取的。
传统的连铸一般配备传统的热轧线。铸坯在传统热轧线上轧制时轧线温度降较大,终轧温度的保证能力较弱,磁性的波动很大。而且往往在低温加热(如1100℃)下,终轧温度较低,且提高十分困难,热轧板再结晶率偏低,晶粒较小,磁性较差。而且铸坯经过降温(一般低于700℃)—再加热的过程,铸坯热能未能充分利用。
近年来,薄板坯连铸连轧生产工艺迅速成为新的发展方向,与传统的生产技术相比生产线可以节省30%的投资,节省能源30%~50%,钢材吨钢成本降低200元~360元(中国冶金报,2004年11月)。薄板坯连铸连轧的板坯厚度一般为30~70mm,生产硅钢时的拉速为2~8m/min。在这种情况下,由于拉速很快,中高硅含量的无取向电工钢柱状晶细小,而且轧制线长度短,温降小,终轧温度控制容许度较大,与传统产线相比可以获得更好的热轧板再结晶组织,在没有电磁搅拌的条件下可以得到没有瓦楞状缺陷的高牌号无取向电工钢产品。但这种工艺存在的问题是铸坯薄,冷却速度快,铸坯入炉温度高(≥900℃),造成铸坯中MnS、AlN在入炉前只有少量析出、在终轧后大量析出,颗粒细小,对成品板退火时晶粒长大十分不利,铁损劣化。美国专利US6503339公开了采用薄铸坯从900℃以下加热到奥氏体相区、两相区热轧的方法获得粗化的析出物,来达到改善磁性的目的。由于铸坯加热温度较高,铸坯冷却到900℃以下析出的AlN等析出物可能部分重新固溶,随后在热轧结束后弥散析出,对最终退火时晶粒长大不利。该专利一方面限制了Si和Al的含量,(Si+2Al≤3%),因为Si、Al是扩大铁素体元素,另一方面在生产较高Si、Al含量的电工钢时(如Si≥2%或Si+2Al≥2%),为了使板坯在奥氏体区加热,必须提高C含量,则必须在最终退火时脱碳,一方面生产成本高(机组降速),另一方面磁性不好(易产生内氧化)。
发明内容
本发明的目的在于提出一种薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢产品的方法,磁性好、成本低。
为达到上述目的,本发明的技术解决方案是,薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,包括如下步骤:
a.按下述成分冶炼:C≤0.005%、Si≤3.5%、Mn≤1.5%、Al≤1.5%、P≤0.2%、S≤0.01%、N≤0.005%、O≤0.02%以及余铁,以上为重量百分比;
b.连铸,钢水经连铸成板坯;
c.加热,板坯入炉前温度为700℃~900℃,且在此温度保持30s~5min;铸坯在铁素体相区加热,加热温度≤1120℃;
d.热轧,在铁素体相区轧制,终轧温度750℃~950℃;
e.卷取,卷取温度500℃~900℃;
f.常化处理或不退火处理,酸洗后经一次冷轧或带有中间退火的二次冷轧轧至目标厚度,而后实施最终退火,以此生产无取向电工钢产品。
进一步,本发明方法步骤a中添加Sn、Sb、Cu、Cr和Ni中的一种或多种,单个元素的含量范围为不超过0.2%。
步骤b连铸拉速为2~8m/min。
步骤b连铸成30~70mm厚度的板坯。
步骤f常化处理温度800℃~1100℃。
步骤f最终冷轧压下率为30%~90%。
本发明的原理介绍如下:
利用本发明在薄坯连铸热轧生产设备上可以生产出低成本高性能的无取向电工钢产品。铸坯入炉前在700℃~900℃停留30s~5min,并在≤1100℃的铁素体温度区域进行再加热和热轧,可以使MnS、AlN完全析出,且粗大化,对成品板晶粒长大阻碍作用减少。
钢水成分要求的依据是:
C:0.005%以下,C是强烈阻碍晶粒长大的元素,引起铁损增加和磁时效,超过0.005%也将给脱碳带来严重负担。最好控制在0.003%以下。
Si:Si≤3.5%,Si是增加电阻元素,是电工钢最重要的合金元素,超过3.5%将使电工钢加工性劣化,磁感降低。
Mn:≤1.5%。Mn是改善电工钢表面状态,减少热脆的元素,高于1.5%将使钢板加工性劣化。
Al:≤1.5%。Al是增加电阻元素,是电工钢最重要的合金元素,超过1.5%将使冶炼浇注困难,钢板加工性劣化,磁感降低。
P:≤0.2%,在钢中添加一定的磷可以改善钢板的加工性,但超过0.2%时反而使钢板冷加工性劣化。
S:0.01%以下,超过0.01%将使MnS等S化物析出量大大增加,强烈阻碍晶粒长大,铁损劣化。
N:0.005%以下,超过0.005%将使AlN等N化物析出量大大增加,强烈阻碍晶粒长大,铁损劣化。
O:0.02%以下,超过0.02%将使氧化夹杂量大大增加,强烈阻碍晶粒长大,同时使夹杂引起的退磁场增加,铁损和磁感劣化。
可添加一定量的Sn、Sb、Cu、Cr和Ni中的一种或多种以改善成品板的织构,使磁感提高,但单个元素的含量范围为不超过0.2%反而使磁性降低。
上述成分的钢水经2~8m/min的拉速连铸成30~70mm厚度的板坯,板坯入炉前在900℃至700℃以上温度区间保持时间为30s~5min,以保证AlN能够充分析出,此后板坯随即进入加热炉加热。在加热炉中,铸坯在铁素体相区加热,且最高温度≤1120℃,在此温度下加热能够使此前析出的AlN、MnS聚集长大、粗化,减少对晶粒长大的阻碍作用。然后热轧至1.0~3.0mm,终轧温度800℃~950℃,卷取温度500~900℃。对这种热轧带实施800℃~1100℃退火或不退火处理,酸洗后经一次冷轧或带有中间退火的二次冷轧轧至目标厚度,最终冷轧压下率为30%~90%,而后实施最终退火。以此生产磁性好以及成本低的无取向电工钢产品。
本发明的优点在于控制连铸板坯入炉前的温度,同时在此温度下保持充裕的时间使AlN充分析出,并在后续铁素体相区(≤1120℃)加热过程中能够聚集长大、粗化,避免了以往方法造成的热轧终轧后AlN细小弥散析出的问题。以此可以得到冷轧板最终退火时晶粒易长大,铁损更低的产品。
具体实施方式
本发明的方法是:
钢水经2~8m/min的拉速连铸成30~70mm厚度的板坯,板坯入炉前温度为700℃~900℃,且在此温度保持30s~5min,此后板坯随即进入加热炉加热。在加热炉中,铸坯在铁素体相区加热,且最高温度≤1120℃,然后热轧至1.0~3.0mm,终轧温度750℃~950℃,卷取温度500~900℃。对这种热轧带实施800℃~1100℃退火或不退火处理,酸洗后经一次冷轧或带有中间退火的二次冷轧轧至目标厚度,最终冷轧压下率为30%~90%,而后实施最终退火。以此生产磁性好以及成本低的无取向电工钢产品;
实施例1:
转炉、RH真空处理得到C:0.0015%,Si:0.25%,Mn:1.5%,Al:0.50%,P:0.08%,S:0.005%,N:0.0020%,O:0.0015%,Sb 0.05%,余为Fe的钢水,在6m/min的拉速下经连铸制成50mm的薄坯,表1所示再加热和热轧。热轧卷取温度为700℃。此后热轧板酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表1所示。此成分铸坯的相变温度Ac1为1060℃。
表1
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例11 | 0.8 | 1050 | 900 | 2.30 | 4.80 | 1.78 |
实施例12 | 3 | 1000 | 880 | 2.30 | 4.60 | 1.78 |
比较例11 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 2.30 | 6.50 | 1.74 |
比较例12 | 1 | 1180 | 870 | 2.30 | 6.00 | 1.75 |
其中,实施例11、12为本发明的工艺条件下的结果,比较例11、12为超出本发明的工艺条件下的结果。从中可以看出,本发明的磁性比现有技术优越。
实施例2:
转炉、RH真空处理得到C:0.0020%,Si:1.10%,Mn:0.25%,Al:0.25%,P:0.008%,S:0.004%,N:0.0015%,O:0.0015%,余为Fe的钢水,在4m/min的拉速下经连铸制成45mm的薄坯,实施表2所示再加热和热轧。热轧卷取温度为800℃,实施自退火。此后热轧板酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表2所示。此成分铸坯的相变温度Ac1为1105℃。
表2
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例21 | 1 | 1010 | 900 | 1.80 | 4.00 | 1.75 |
实施例22 | 5 | 980 | 850 | 2.10 | 3.90 | 1.75 |
比较例21 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 2.10 | 4.80 | 1.74 |
比较例22 | 3 | 1200 | 870 | 2.10 | 5.50 | 1.73 |
另按照US6053339的方法,发明成分条件为Si:1.3%、Mn:0.20%、Al:0.12%,与上述成分相近。不实施常化得到的最终厚度为0.5mm板的磁性为P15/50:4.5W/kg,磁感B25为1.668T(B50约为1.75T)。磁性显然比本发明差。
实施例3:
转炉、RH真空处理得到C:0.0020%,Si:2.10%,Mn:0.20%,Al:0.30%,P:0.008%,S:0.004%,N:0.005%,O:0.0015%,余为Fe的钢水,在3m/min的拉速下经连铸制成45mm的薄坯,实施表3所示再加热和热轧。热轧卷取温度为800℃,实施自退火。此后热轧板酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表3所示。此成分铸坯没有相变点。
表3
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例31 | 1 | 1100 | 900 | 2.10 | 3.20 | 1.74 |
实施例32 | 4 | 1050 | 850 | 2.10 | 2.90 | 1.73 |
比较例31 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 2.10 | 3.80 | 1.70 |
比较例32 | 3 | 1200 | 870 | 2.10 | 4.00 | 1.70 |
另按照US6053339的方法,发明成分条件为Si:1.8%、Mn:0.20%、Al:0.35%,与上述成分相近。不实施常化得到的最终厚度为0.5mm板的磁性为P15/50:4.02W/kg,磁感B25为1.617T(B50约为1.70T)。磁性显然比本发明差。
实施例4:
转炉、RH真空处理得到C:0.005%,Si:3.0%,Mn:0.25%,Al:0.8%,P:0.010%,S:0.0025%,N:0.0015%,O:0.0015%,余为Fe的钢水,在2m/min的拉速下经连铸制成30mm的薄坯,实施表4所示再加热和热轧,热轧卷取温度为550℃。此后热轧板进行950℃×2min退火,而后酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表4所示。此成分铸坯没有相变点。
表4
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例41 | 0.5 | 1120 | 950 | 1.80 | 2.30 | 1.70 |
实施例42 | 4 | 1050 | 900 | 1.80 | 2.20 | 1.70 |
比较例41 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 1.80 | 2.80 | 1.68 |
比较例42 | 2 | 1150 | 870 | 1.80 | 3.20 | 1.68 |
实施例5:
转炉、RH真空处理得到C:0.003%,Si:3.30%,Mn:0.25%,Al:1.5%,P:0.010%,S:0.0025%,N:0.0015%,O:0.0015%,余为Fe的钢水,在2m/min的拉速下经连铸制成30mm的薄坯,实施表4所示再加热和热轧,热轧卷取温度为550℃。此后热轧板进行950℃×2min退火,而后酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表5所示。此成分铸坯没有相变点。
表5
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例51 | 0.5 | 1120 | 950 | 1.80 | 2.00 | 1.69 |
实施例52 | 4 | 1050 | 900 | 1.80 | 1.90 | 1.69 |
比较例51 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 1.80 | 2.50 | 1.67 |
比较例52 | 2 | 1180 | 870 | 1.80 | 2.90 | 1.67 |
实施例6:
转炉、RH真空处理得到C:0.0020%,Si:1.10%,Mn:0.25%,Al:0.001%,P:0.02%,S:0.004%,N:0.002%,O:0.015%,余为Fe的钢水,在4m/min的拉速下经连铸制成45mm的薄坯,实施表2所示再加热和热轧。热轧卷取温度为800℃,实施自退火。此后热轧板酸洗、冷轧成0.50mm厚的冷轧板,经最终退火获得的磁性如表6所示。此成分铸坯的相变温度Ac1为1010℃。
表6
序号 | 板坯在700℃~900℃下保持时间(min) | 铸坯加热℃ | 终轧温度℃ | 热轧板厚度mm | P15/50W/kg | B50T |
实施例61 | 1 | 1010 | 900 | 1.80 | 4.50 | 1.75 |
实施例62 | 5 | 980 | 850 | 2.10 | 4.40 | 1.75 |
比较例61 | (入炉温度1000℃) | 1100 | 830 | 2.10 | 4.80 | 1.74 |
比较例62 | 3 | 1200 | 870 | 2.10 | 5.50 | 1.73 |
从表1~表6可以看出,本发明制造的无取向电工钢的磁性、铁损、磁感性能都优于现有用薄板坯连铸连轧工艺所制造的无取向电工钢。
Claims (6)
1.薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,包括如下步骤:
a.按下述成分冶炼:C≤0.005%、Si≤3.5%、Mn≤1.5%、Al≤1.5%、P≤0.2%、S≤0.01%、N≤0.005%、O≤0.02%以及余铁,以上为重量百分比;
b.连铸,钢水经连铸成板坯;
c.加热,板坯入炉前温度为700℃~900℃,且在此温度保持30s~5min;铸坯在铁素体相区加热,加热温度≤1120℃;
d.热轧,在铁素体相区轧制,终轧温度750℃~950℃;
e.卷取,卷取温度500℃~900℃;
f.常化处理或不退火处理,酸洗后经一次冷轧或带有中间退火的二次冷轧轧至目标厚度,而后实施最终退火,以此生产无取向电工钢产品。
2.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,其特征是,步骤a中添加Sn、Sb、Cu、Cr和Ni中的一种或多种,单个元素的含量范围为不超过0.2%。
3.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,其特征是,步骤b连铸拉速为2~8m/min。
4.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,其特征是,步骤b连铸成30~70mm厚度的板坯。
5.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,其特征是,步骤f常化处理温度800℃~1100℃。
6.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法,其特征是,步骤f最终冷轧压下率为30%~90%。
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