CN102534363B

CN102534363B - 一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法

Info

Publication number: CN102534363B
Application number: CN201010597075.4A
Authority: CN
Inventors: 蒋奇武; 金文旭; 付勇军; 游清雷; 张静; 张海利; 庞树芳; 王晓达; 苏皓璐; 贾志伟
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102534363A

Abstract

本发明公开一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法，工艺路线为：冶炼及连铸→热轧→常化酸洗→一次冷轧→脱碳退火→二次冷轧→二次再结晶退火→MgO涂层→高温净化退火→平整退火及涂敷绝缘膜。本发明以取向硅钢铸坯低温加热为前提，在两次冷轧之间进行脱碳退火，省掉中间退火工序，将取向硅钢高温退火分成二次再结晶退火和高温净化退火并分别实施，达到了节能降耗、提高生产节奏和生产效率的目的。

Description

一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法

技术领域

本发明涉及一种普通取向硅钢的生产方法，尤其是一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法。

背景技术

取向硅钢以其工艺窗口窄和制备工艺复杂，在钢铁产品中被誉为“工艺品”，是应用在电力、电子工业中重要的软磁合金。

普通取向硅钢的生产工艺路线为：冶炼及连铸→高温加热及热轧→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→脱碳退火→MgO涂层→高温退火→平整退火及涂敷绝缘膜。

随着能源供应的日益紧张以及环保、低碳经济发展的要求，铸坯高温加热的缺点越来越突出地显露出来，铸坯低温加热技术已成为取向硅钢生产的一个主要发展趋势，引起了世界各大取向硅钢生产厂的普遍关注，并已公开了一些低温加热技术，如含铜普通取向硅钢低温加热法、含晶界富集元素Sb或Sn的普通取向硅钢低温加热法、降低Mn、S、C含量的普通取向硅钢低温加热法等。

普通取向硅钢生产需要进行中间退火和脱碳退火，两次退火能使钢中C含量降低到30ppm以下。但两次退火会使生产成本增加、生产效率降低。

取向硅钢的高温退火过程既要实现钢卷的二次再结晶，又要进行钢质净化处理。高温退火都采用罩式炉或环形炉，取向硅钢卷在600℃以上通过随炉缓慢升温(升温速度一般为15～25℃/h)来完成二次再结晶，升温时间为30～40h；而为了净化钢质(即钢质脱硫)，则需在高温段(1180～1210℃)保温很长时间(保温时间为10～40h)，因此，高温退火总的生产周期很长，成为取向硅钢生产的一个瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法，以取向硅钢铸坯低温加热为前提，在两次冷轧之间进行脱碳退火，省掉中间退火工序，将取向硅钢高温退火分成二次再结晶退火和高温净化退火并分别实施，达到节能降耗、提高生产节奏和生产效率的目的。

1工艺路线

冶炼及连铸→热轧→常化酸洗→一次冷轧→脱碳退火→二次冷轧→二次再结晶退火→MgO涂层→高温净化退火→平整退火及涂敷绝缘膜。

2工艺参数

2.1冶炼及连铸

本发明的成分与常规取向硅钢不同，本发明的C和Mn含量分别为0.01％～0.03％和0.10％～0.15％；C含量减少有利于脱碳退火充分脱碳，有利于省掉中间退火工序。而Mn含量增加能保证热轧和常化加热时具有一定量的奥氏体，便于形成细小弥散分布的第二相粒子，有利于最终二次再结晶及磁性能。冶炼获得的取向硅钢成分见表1。铸坯厚度为200～250mm。

表1成分(wt％)

C

Si

Mn

P

S

Als

N

0.01～0.03

3.0～3.6

0.10～0.15

0.01～0.03

0.02～0.03

0.01～0.02

0.007～0.010

2.2热轧工艺

热轧采用低温加热技术，有利于节约能源。铸坯在加热炉中加热到1200～1280℃，保温120～180min，加热处理后经热轧获得2.0～2.5mm厚度的热轧钢板。

2.3常化工艺

本发明中热轧钢带的抑制剂数量少，抑制力弱，通过适当的常化工艺来增加细小弥散分布的AlN第二相粒子数量，增强抑制剂能力，是实现取向硅钢铸坯低温加热的保障，关系到最终产品能否获得优良的组织和磁性能。

钢板在1100～1200℃加热2～3min，在900～950℃保温30～40s，用40～60℃的热水喷淋钢板上下表面，使钢板温度迅速降低，利用风冷法将钢板温度降低到100℃以下，然后酸洗、水洗。

2.4一次冷轧工艺

本发明一次冷轧后钢板厚度为0.5～0.6mm，一次冷轧总压下率控制为75％～80％。

2.5脱碳退火工艺

保护气氛为湿的20％H₂+80％N₂，加湿温度控制为40～60℃，950～1050℃加热30～40s后在840～880℃保温6～8min，确保C含量降低到30ppm以下。

2.6二次冷轧工艺

二次冷轧总压下率控制为40％～60％，轧后钢板厚度为0.23～0.30mm。

2.7二次再结晶退火工艺

炉温控制在950～1050℃，保温时间≥30min，保护气为干的N₂+H₂，H₂含量为75％～100％。二次再结晶退火后在N₂保护气氛中快冷到室温。

炉温过低(＜950℃)，钢板不发生二次再结晶，炉温过高(＞1050℃)，形成的二次再结晶晶粒位向不准，最终产品磁性能差。

保护气氛中H₂含量控制为75％～100％，目的是通过氢气促进Goss晶粒异常长大，形成位向准确的Goss织构。

二次再结晶时间过短(＜30min)，则钢板二次再结晶不完全，产品磁性能差。

2.8MgO涂层工艺

为了最终在钢板上形成有利于磁性能的玻璃膜底层，二次再结晶退火钢板需涂敷MgO，涂层工艺为：MgO浓度控制为15％～25％，TiO₂/MgO＝5％～7％；烧结温度为200～600℃，烧结时间为1～5min。

2.9高温净化退火工艺

钢板在二次再结晶退火过程中已完成二次再结晶，形成了位向准确的Goss织构，因此，高温净化退火的主要作用是净化钢质(脱S)。由于升温过程中不必考虑二次再结晶问题，故可快速升温到1200℃以上直接进行脱硫处理。

使用N₂吹扫炉内空气，在3～4h内快速升温到1200～1210℃。＜600℃采用纯N₂保护，≥600℃换成纯H₂保护气氛；在1200～1210℃高温段保温10～40h，进行脱硫反应：S+H₂＝H₂S，H₂S气体通过管路排出，起到净化钢质作用；控制冷却到300℃以下出炉。

升温过程中由Mg(OH)₂分解而成的H₂O在较高温度下将与钢板发生反应，形成致密氧化层，氧化层主要组分为SiO₂和FeO；钢板升温到1000～1210℃，表面氧化层与MgO发生SiO₂+MgO＝Mg₂SiO₄反应，生成玻璃膜底层。

2.10平整退火及涂敷绝缘膜

与常规工艺相同。

本发明以取向硅钢铸坯低温加热为前提，在两次冷轧之间进行脱碳退火，省掉中间退火工序，将取向硅钢高温退火分成二次再结晶退火和高温净化退火并分别实施，达到了节能降耗、提高生产节奏和生产效率的目的。具有以下有优点：

1)利用低温加热方法实现取向硅钢生产的节能降耗；

2)在两次冷轧之间进行脱碳退火，省掉中间退火工序，使生产更紧凑；

3)将取向硅钢高温退火分成二次再结晶退火和高温净化退火并分别实施，显著提高了取向硅钢生产效率。

附图说明

图1为二次再结晶退火工艺对磁性能铁损P_1.7的影响；

图2为二次再结晶退火工艺对磁性能铁损磁感B₈₀₀的影响。

具体实施方式

1工艺路线

冶炼及连铸→热轧→常化酸洗→一次冷轧→脱碳退火→二次冷轧→二次再结晶退火→MgO涂层→高温净化退火→平整退火及涂敷绝缘膜；

2工艺参数

2.1冶炼及连铸

冶炼获得的取向硅钢成分见表2，铸坯厚度为230mm。

表2成分(wt％)

C	Si	Mn	P	S	Als	N
							0.025	3.3	0.14	0.015	0.025	0.018	0.008

2.2热轧工艺

铸坯在加热炉中加热到1280℃，保温150min，加热处理后经热轧获得2.3mm厚度的热轧钢板。

2.3常化工艺

钢板在1150℃加热2.5min，空冷到900℃保温40s，用50℃的热水喷淋钢板上下表面，利用风冷法将钢板温度降低到100℃以下，然后酸洗、水洗。

2.4一次冷轧工艺

一次冷轧总压下率控制为76％。轧后钢板厚度为0.55mm。

2.5脱碳退火工艺

保护气氛为湿的20％H₂+80％N₂，加湿温度控制为45℃，1000℃加热35s后在870℃保温7min。

2.6二次冷轧工艺

二次冷轧总压下率为45.5％，轧后钢板厚度为0.30mm。

2.7二次再结晶退火工艺

在炉温分别为900、950、1000、1050、1100℃，保护气氛分别为干的75％H₂+25％N₂、100％H₂时进行二次再结晶退火，保温时间分别为20min、30min、40min；二次再结晶退火后在N₂保护气中快速冷到室温。

2.8MgO涂层工艺

在二次再结晶退火后的钢板上涂敷MgO，MgO浓度为20％，TiO₂/MgO＝5％。在干燥炉中于300℃保温3min。

2.9高温净化退火工艺

钢板高温净化退火工艺为：使用N₂吹扫炉内空气，在4h内快速升温到1200℃。＜600℃采用纯N₂保护气氛，≥600℃换成纯H₂保护气氛；在1200℃高温段保温20h；20h冷却到700℃换成纯N₂保护气氛，10h冷却到300℃以下出炉。

2.10平整退火及涂敷绝缘膜

与常规工艺相同。

图1、2为二次再结晶退火工艺对最终磁性能的影响，可看出，炉温在950～1050℃，保温时间在30min以上时样品磁性能达到国标要求，相对而言，75％H₂+25％N₂保护气氛样品磁性能更好。

表1为实施例与常规取向硅钢退火时间。从表1对比可看出，本发明总退火时间比常规取向硅钢少1640～1650min，退火生产效率提高约33.5％。

表1实施例与常规取向硅钢退火时间(min)

Claims

1.一种节能型高生产效率的普通取向硅钢制造方法，其特征在于工艺路线为：冶炼及连铸→热轧→常化酸洗→一次冷轧→脱碳退火→二次冷轧→二次再结晶退火→MgO涂层→高温净化退火→平整退火及涂敷绝缘膜；

冶炼及连铸：冶炼化学成分重量百分比为C0.01％～0.03％、Si3.0％～3.6％、Mn0.10％～0.15％、P0.01％～0.03％、S0.02％～0.03％、Als0.01％～0.02％、N0.007％～0.010％，余量为Fe和不可避免杂质；铸坯厚度为200～250mm；

热轧工艺：铸坯在加热炉中加热到1200～1280℃，保温120～180min，经热轧获得2.0～2.5mm厚度的热轧钢板；

常化工艺：钢板在1100～1200℃加热2～3min，在900～950℃保温30～40s，用40～60℃的热水喷淋钢板上下表面，使钢板温度迅速降低，利用风冷法将钢板温度降低到100℃以下，然后酸洗、水洗；

一次冷轧工艺：总压下率控制为75％～80％，轧后钢板厚度为0.5～0.6mm；

脱碳退火工艺：保护气氛为湿的20％H₂+80％N₂，加湿温度控制为40～60℃，950～1050℃加热30～40s后在840～880℃保温6～8min；

二次冷轧工艺：总压下率控制为40％～60％，轧后厚度为0.23～0.30mm；

二次再结晶退火工艺：炉温控制为950～1050℃，保温时间≥30min；保护气为干的N₂+H₂，H₂含量为75％～100％；二次再结晶退火后在N₂保护气氛中快冷到室温；

MgO涂层工艺：MgO浓度控制为15％～25％，TiO₂/MgO＝5％～7％；烧结温度为200～600℃，烧结时间为1～5min；

高温净化退火工艺：使用N₂吹扫炉内空气，在3～4h内快速升温到1200～1210℃；＜600℃采用纯N₂保护，≥600℃换成纯H₂保护气氛；在1200～1210℃高温段保温10～40h，进行脱硫反应，控制冷却到300℃以下出炉。