CN101139681A

CN101139681A - 中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法

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Publication number: CN101139681A
Application number: CNA200710139635XA
Authority: CN
Inventors: 姜世勇; 王一德; 李慧峰; 王立新; 崔天燮; 辛宪诚; 王荃; 赵建伟
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: CN101139681B

Abstract

一种中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法，无取向硅钢的组分为C：0.0015％～0.005％ Si：1.60％～3.30％ Mn：0.50～2.50％ P≤0.050％ S：0.0010％～0.0050％ Al：0.15％～0.50％ N：0.0010％～0.0050％可添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％，余量为Fe和不可避免的夹杂并且Mn％＝k×|Si+2Al－2.05|％+0.28％其中：k＝1.0～3.0。制造方法是将上述成分的铸坯经热轧、酸洗、冷轧与退火制成，热轧时铸坯加热温度为1050～1200℃，轧制道次为3～5道次，每道次压下率在20～40％，精轧终轧温度在800～900℃，卷取温度在600～680℃，退火是在干的保护气氛中进行。本中高牌号冷轧无取向硅钢制造方法工艺难度小、成本低，产品表面质量高。

Description

中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法，具体讲涉及一种Si含量在1.6％以上热轧的中高牌号冷轧无取向硅钢，同时涉及该硅钢的制造方法。

背景技术

(Si+Al)％＞1.7％和C≤0.01％的硅钢在凝固及热轧过程中无相变，铸坯中粗大的(100)柱状晶热轧过程中由于动态回复和再结晶缓慢而不能彻底破碎，热轧板板厚中心附近为粗大伸长的形变晶粒，主要为形变储能极低的{100}<011>纤维织构，以后冷轧和退火时难以发生再结晶，从而在成品板表面形成瓦楞状缺陷。这不仅影响产品的外观质量，还会对冲片叠装性能产生不利影响。消除该缺陷的方法有以下几种：

(1)连铸过程采用电磁搅拌(特公诏53-114609号公报)及低温浇铸法(特公诏49-39526号公报)，提高铸坯中等轴晶比率，以消除成品表面瓦楞状缺陷。生产实践表明，铸坯中等轴率比率＜60％时，仅依靠该方法很难彻底消除瓦楞状缺陷，且连铸过程不易控制，结晶器内夹杂物不易上浮，连铸坯内夹杂物数量增多，影响最终产品的性能。

(2)热轧板常化法是防止瓦楞状缺陷的有效方法之一，但设备投资大，工序复杂，生产成本明显增加。

(3)热轧板高温卷取自行退火法，热轧板高温卷取自行退火需要提高热轧时的加热温度，这样易造成连铸坯塌腰，此外还会引起钢中硫化物、氮化物再次固溶，在随后热轧过程中呈弥散状析出，阻碍成品退火晶粒长大，使磁性能恶化。高温卷取后热轧板氧化铁皮致密，造成酸洗困难。

(4)热轧过程采用高频感应加热装置(特开平2000-63949)，对钢板边轧制边加热，促进热轧过程再结晶的发生来消除瓦楞状缺陷。这种方法对设备控制要求较高，实际生产操作难度大，制造成本也相应增加。

(5)宝钢冷轧无取向电工钢技术专利号200310108197.2冷轧无取向电工钢的生产方法。该技术主要通过设备方法来实现无瓦楞状缺陷无取向电工钢的生产，其不足之处在于对生产设备的要求较高，仅适用于铸坯厚度较小、连铸与连轧紧凑式配置的短流程生产线，对于传统连铸-热轧生产模式很难奏效，工艺通用性较差。此外，该技术不能完全免除冷轧前热轧带退火或二次冷轧工艺，从而大大降低了生产效率，增加了制造成本。专利号03116890.6无瓦楞状缺陷的无取向电工钢板及其制造方法，此方法虽可省掉热轧板常化工序，但具有以下不足：1)钢中C含量较高，以后成品退火时需进行脱碳处理，这不仅降低了机组的运行效率，且退火过程中易产生内氧化层和内氮化层，使磁性能恶化；2)热轧工序热轧卷需在700℃以上高温进行卷取，造成热轧卷表面氧化铁皮致密，增加了酸洗时的负担；3)对生产工艺控制精度要求较高，影响生产节奏和效率。申请号200510027313.7无取向电工钢及其制造方法，此方法不足之处与专利号03116890.6大体相同，且只适用于Si含量较低(＜1.30％)的冷轧无取向电工钢的生产。

发明内容

为了克服现有中高牌号冷轧无取向硅钢制造方法的上述不足，本发明提供一种表面瓦楞状缺陷少的Si＞1.6％的中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法，用本方法制造的中高牌号冷轧无取向硅钢，工艺难度小、生产成本低，高度＞2μm的瓦楞状缺陷发生率小于1％。

本发明的技术关键是尽量减少钢中的C含量，以Mn作为主要相变发生元素，通过对钢中Si、Al、Mn主要合金成分进行合理配比并辅以适宜的热轧生产工艺，促使热轧过程中发生相变，利用相变过程来促进热轧过程动态回复和再结晶的发生，增加热轧板中再结晶的比例(不小于80％)，从而达到彻底消除成品表面瓦楞状缺陷的效果。

本中高牌号无取向硅钢的组分(重量百分比)为：

C：0.0015％～0.005％ Si：1.60％～3.30％ Mn：0.50％～2.50％P≤0.050％ S：0.0010％～0.0050％ Al：0.15％～0.50％N：0.0010％～0.0050％可添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％

余量为Fe和不可避免的夹杂。

并且Mn％＝k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％

其中：k＝1.0～3.0

该方法技术要点：

(1)化学成分设计

C、Si、Al、Mn为硅钢中影响相变最显著的因素，通过对这些元素进行合理配比，可以确保钢中相变的发生。

C：0.0015％～0.005％，增加钢中的碳含量，虽可促进相变过程的发生，但碳含量增加会强烈阻碍成品晶粒长大，引起铁损增加和磁时效，而且给后工序脱碳带来困难，加C作用利大于弊，所以钢中碳含量越低越好，优选范围控制在0.003％以下。

Si：1.60～3.30％，硅为提高铁的电阻率的最有效元素，为获得优良的电磁性能，要求Si含量在1.60％以上，Si＜3.30％可获得良好的冷加工性能。

Al：0.15～0.50％，铝的作用与硅相近，提高电阻率、缩小γ相区促进晶粒粗化，降低铁损。Al含量小于0.15％时产品电磁性能不稳定，大于0.50％时将使冶炼浇注困难，且制造成本明显增加。

Mn：0.50～2.50％，锰为扩大γ相区的元素，根据钢中Si、Al含量，合理调节钢中Mn的比例，使Mn含量满足公式(1)，可确保相变过程的发生。

Mn％＝k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％ (1)

其中：k＝1.0～3.0 k的大小根据(Si+2Al)％选择。

P：＜0.050％，在钢中添加一定的P可以改善钢板的加工性能，但超过0.050％时对磁性能不利。

S：0.0010％～0.0050％，硫在钢中呈不均匀分布，对热加工性能和磁性能有害，要求控制在0.005％以下，S含量低于0.0010％时进一步脱S变得非常困难，成本明显增加。

N：0.0010％～0.0050％，氮为有害元素，成品退火过程中极易形成AlN细小弥散氮化物，阻碍成品再结晶晶粒长大恶化磁性，氮高还会引起磁时效，要求控制在0.005％以下，N含量低于0.0010％会增加控制难度，制造成本明显增加。

可添加少量的Sn、Sb、Cu，以改善成品板的织构，提高磁感，但总含量不应超过0.20％，否则会细化晶粒，使磁性能恶化。

(2)热轧工艺控制

本发明对生产工艺、装备要求不高，对于绝大多数使用传统连铸-热轧生产方式生产冷轧无取向硅钢的厂家来讲，不需要进行设备改造，利用现有装备条件，采用常规热轧生产工艺既可实现，铸坯加热温度在1050～1200℃，粗轧后板坯厚度35～50mm，粗轧无需大压下轧制，轧制道次视轧机能力在3～5道次之间，道次压下率在20～40％，精轧终轧温度在800～900℃，卷取温度在600～680℃，不需要进行高温终轧和高温卷取(700℃以上)，即可保证热轧板中再结晶组织比例达到80％以上。

(3)冷轧及退火工艺

热轧板厚度2.0～3.0mm，冷轧前无须进行常化热处理，经酸洗后用一次法冷轧到0.5mm，成品连续退火时采用干气氛，不需进行加湿脱碳处理。

本中高牌号冷轧无取向硅钢制造方法包括下述依次的步骤：

I冶炼钢水

经铁水预处理、转炉冶炼与RH真空处理冶炼下述成分(重量百分比)的钢水：

C：0.0015％～0.005％ Si：1.60％～3.30％ Mn：0.50％～2.50％

P≤0.050％ S：0.0010％～0.0050％ Al：0.15％～0.50％

N：0.0010％～0.0050％可添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％余量为Fe和不可避免的夹杂。

其中，Mn含量满足k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％

II板坯连铸

以0.6～1.0m/min的拉速连铸成厚度为200mm～230mm的铸坯；

III热轧、酸洗

铸坯加热温度为1050～1200℃，粗轧后板坯厚度35～50mm，轧制道次视轧机能力为3～5道次，每道次压下率在20～40％，精轧终轧温度在800～900℃，卷取温度在600～680℃，之后酸洗；

IV冷轧

酸洗后用一次法冷轧到轧到成品厚度，一般为0.5mm。

V退火

由于C含量小于0.005％，退火在干的(露点低于0℃)20％H₂+80％N₂保护气氛中进行，不需进行加湿脱碳处理，钢带运行速度快，并且不容易产生内氧化，改善了磁性能。

本中高牌号冷轧无取向硅钢制造方法也可将下述成分(重量百分比)的铸坯：

C：0.0015％～0.005％ Si：1.60％～3.30％ Mn：0.50～2.50％ P≤0.050％

S：0.0010％～0.0050％ Al：0.1 5％～0.50％ N：0.0010％～0.0050％

可添加少量Sn、SbCu，其总量＜0.20％

余量为Fe和不可避免的夹杂

其中，Mn含量满足k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％：

从上述的热轧、酸洗开始，然后冷轧、退火制成。

本发明的中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法具有如下优点：

1.本发明适用于Si含量在1.6％以上的中高牌号无取向硅钢的生产，产品电磁性能优良，表面无瓦楞状缺陷。

2.本发明的中高牌号冷轧无取向硅钢的生产方法简单，对设备和工艺方面的要求不高，传统连铸-热轧生产模式即可实现，可广泛应用于不同装备水平的冷轧无取向硅钢生产厂家，工艺通用性较强。

3.本发明的特点在于合理调配钢中主要合金元素含量，利用钢种本身的性质-相变达到消除表面瓦楞状缺陷的目的，克服了以往技术的不足，本发明制造方法工艺简单、生产效率高，制造成本低。

附图说明

图1对比例热轧板金相组织状况。

图2实施例一热轧板金相组织状况。

图3为对比例成品表面质量状况。

图4为本发明实施例一表面质量状况。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

转炉、RH真空处理得到C：0.0028％，Si：1.65％，Mn：0.95％，Al：0.28％，P：0.015％，S：0.0035％，N：0.0035％，其余为Fe的钢水，以0.9m/min的拉速连铸成厚度为200mm的铸坯，铸坯经1120℃均热轧制，粗轧采用5道次轧制，经20％→25％→28％→32％→27％压下率/道次，精轧终轧温度为820℃，卷取温度620℃，热轧板厚度2.0mm，酸洗后用一次法冷轧到成品厚度0.5mm，冷轧钢带进行成品再结晶退火退火气氛采用干气氛，不需进行增湿脱碳处理。成品钢板中没有出现＞2μm高度的瓦楞状缺陷，磁性为P_15/50＝3.46W/kg、B₅₀＝1.703T。

本实施例制成的中高牌号冷轧无取向硅钢的成分(重量百分比)为：C：0.0028％，Si：1.65％，Mn：0.95％，Al：0.28％，P：0.015％，S：0.0035％，N：0.0035％，其余为Fe的钢水。

实施例二

转炉、RH真空处理得到C：0.003％，Si：1.75％，Mn：1.20％，Al：0.38％，P：0.013％，S：0.0032％，N：0.0030％，其余为Fe的钢水，以0.85m/min的拉速连铸成厚度为210mm的铸坯，铸坯经1130℃均热轧制，粗轧采用5道次轧制，经23％→25％→28％→32％→27％压下率/道次，精轧终轧温度为840℃，卷取温度630℃，热轧板厚度2.4mm，酸洗后用一次法冷轧到成品厚度0.5mm，冷轧钢带进行成品再结晶退火，退火气氛采用干气氛，不需进行增湿脱碳处理。成品板中没有出现＞2μm高度的瓦楞状缺陷，磁性为P15/50＝3.24W/kg、B50＝1.689T。

本实施例制成的中高牌号冷轧无取向硅钢的成分(重量百分比)为：C：0.003％，Si：1.75％，Mn：1.20％，Al：0.38％，P：0.013％，S：0.0032，N：0.0030％，其余为Fe的钢水。

实施例三

转炉、RH真空处理得到C：0.003％，Si：1.75％，Mn：1.20％，Al：0.38％，P：0.013％，S：0.0032％，N：0.0030％，Sn：0.05％，Sb：0.08％，Cu：0.02％，其余为Fe的钢水，以0.85m/min的拉速连铸成厚度为210mm的铸坯，铸坯经1130℃均热轧制，粗轧采用5道次轧制，经23％、25％、28％、32％、27％压下率/道次，精轧终轧温度为843℃，卷取温度635℃，热轧板厚度2.4mm，酸洗后用一次法冷轧到成品厚度0.5mm，冷轧钢带进行成品再结晶退火，退火气氛采用干气氛，不需进行增湿脱碳处理。成品板中没有出现＞2μm高度的瓦楞状缺陷，磁性为P15/50＝3.26W/kg、B50＝1.698T。

本实施例制成的中高牌号冷轧无取向硅钢的成分(重量百分比)为：C：0.003％，Si：1.75％，Mn：1.20％，Al：0.38％，P：0.013％，S：0.0032，N：0.0030％，Sn：0.05％，Sb：0.08％，Cu：0.02％，其余为Fe的钢水。

实施例四

转炉、RH真空处理得到C：0.0030％，Si：2.25％，Mn：1.52％，Al：0.33％，P：0.010％，S：0.0025％，N：0.0026％，其余为Fe的钢水，以0.75m/min的拉速连铸成厚度为230mm的铸坯，铸坯经1180℃均热轧制，粗轧采用5道次轧制，经28％→32％→35％→38％→32％压下率/道次，精轧终轧温度为880℃，卷取温度680℃，热轧板厚度3.0mm，酸洗后用一次法冷轧到成品厚度0.5mm，冷轧钢带进行成品再结晶退火，退火气氛采用干气氛，不需进行增湿脱碳处理。成品板中出现＞2μm高度的瓦楞状缺陷的比例为0.31％，磁性为P15/50＝2.82W/kg、B50＝1.673T。

本实施例制成的中高牌号冷轧无取向硅钢的成分(重量百分比)为：

C：0.0030％，Si：2.25％，Mn：1.52％，Al：0.33％，P：0.010％，S：0.0025％，N：0.0026％，其余为Fe的钢水。

上述的四个实施例也可依次从热轧、酸洗开始，然后冷轧、退火制成。

对比例：

转炉、RH真空处理得到C：0.0032％，Si：1.95％，Mn：0.26％，Al：0.32％，P：0.017％，S：0.0033，N：0.0030％，其余为Fe的钢水，以0.8m/min的拉速连铸成厚度为230mm的铸坯，铸坯经1180℃均热轧制，粗轧采用5道次轧制，经28％→32％→35％→38％→32％压下率/道次，精轧终轧温度为878℃，卷取温度682℃，热轧板厚度3.0mm，酸洗后用一次法冷轧到成品厚度0.5mm，冷轧钢带进行成品再结晶退火，退火气氛采用干气氛，不需进行增湿脱碳处理。成品板中出现＞2μm高度的瓦楞状缺陷的比例为70％，磁性为P15/50＝3.40W/kg、B50＝1.695T。

从图1可以看出，对比例(无相变)热轧板中再结晶组织仅有60％左右，成品表面瓦楞状缺陷非常明显(图2)，缺陷比例高达70％。通过调整钢中主要合金元素配比，促使热轧过程中发生相变(实施例一)，热轧板中再结晶组织的比例明显增加，达到了80％以上，彻底消除了成品表面瓦楞状缺陷，高度＞2μm的瓦楞状缺陷发生率为零。从图3与图4的对比可看出，本发明的钢板面外观质量明显比对比例好。

Claims

1.一种中高牌号冷轧无取向硅钢，其组分为(重量百分比)：

C：0.0015％～0.005％ Si：1.60％～3.30％ Mn：0.50～2.50％

P≤0.050％ S：0.0010％～0.0050％ Al：0.15％～0.50％

N：0.0010％～0.0050％可添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％

余量为Fe和不可避免的夹杂

并且Mn％＝k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％其中：k＝1.0～3.0。

2.一种中高牌号冷轧无取向硅钢的制造方法，它是把下述成分(重量百分比)的铸坯：

S：0.0010％～0.0050％ Al：0.15％～0.50％ N：0.0010％～0.0050％

可添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％

余量为Fe和不可避免的夹杂

其中，Mn含量满足k×|Si+2Al-2.05|％+0.28％：

依次从热轧、酸洗开始，然后冷轧、退火制成，热轧时铸坯加热温度为1050～1200℃，粗轧后板坯厚度35～50mm，轧制道次为3～5道次，每道次压下率在20～40％，精轧终轧温度在800～900℃，卷取温度在600～680℃。

3.根据权利要求2所述的中高牌号冷轧无取向硅钢的制造方法，其特征是：热轧板不需进行常化处理，退火是在干的露点低于0℃的20％H₂+80％N₂的保护气氛中进行。