CN104789860A - 一种电工钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电工钢及其生产方法，按重量百分比含有如下组分C≤0.0045％，Si：2.2～3.5％，Al：0.35～1.5％，S≤0.0030％，N≤0.0030％，Ti≤0.0025％，Mn：0.10～0.25，余量为铁及不可避免的杂质。生产方法，包括如下步骤：(1)钢水转炉冶炼；(2)RH真空处理；(3)薄板坯连铸连轧；(4)均热；(5)常化处理；(6)酸洗；(7)冷轧；(8)退火，获得电工钢成品。生产的高牌号冷轧无取向电工钢：1)铁损低；2)磁感应强度、磁导率高；3)热轧的钢卷容易酸洗；4)横向厚度的周期变化小、叠状系数高。

Description

一种电工钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，具体涉及一种电工钢的制造方法。
背景技术
冷轧无取向电工钢带的生产是通过转炉、RH冶炼钢水、连铸为板坯、热轧为热轧钢卷，热轧钢卷再常化、酸洗、冷轧和高温退火、涂层。由于生产工序多、流程长，产品性能只有在涂层后才能进行测评，出现质量问题，造成的损失非常大。
要生产低铁损冷轧无取向电工钢带，通常的方法首先是提高钢的硅、铝含量。而硅、铝含量提高到一定程度，将在冷轧退火涂层后发现横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)，造成叠装系数的大幅度降低，造成产品降级或报废。
已经公认横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)的产生是在钢水连铸过程中冷却凝固形成的柱状晶和等轴晶的“杂乱”(柱状晶的长度延宽度方向周期变化)，由于在热轧过程均在铁素体状态下完成再结晶困难，铸态组织柱状晶和等轴晶的“杂乱”，造成热轧钢带厚度方向的变形抗力的差异，从而热轧钢卷横向厚度和/或组织发生周期变化，在冷轧过程中必然遗传热轧横向厚度的周期变化，连退必然出现瓦楞状缺陷。
现行技术是在连铸结晶器的下端设置电磁搅拌(形成旋转磁场)装置，钢水在结晶器中形成表面凝固，中部为液态钢水，液态钢水在旋转磁场的作用下，使连铸坯的凝固组织为外层为等长的柱状晶和中部的等轴晶，一般来说等轴晶＞50％才可以预防瓦楞状缺陷。这种方式降低了横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)的幅度，基本上能够满足使用要求。缺点是，由于等轴的存在和量的增加，使对电工钢磁感贡献大的柱状晶的量减少，结果是生产产品的磁感下降。
现行技术也有通过化学成分的调整，添加硼，改善钢的高温强度(降低高温时的变形抗力)，从而改善产品横向厚度的周期性变化。但是，添加硼的含量控制困难。因为硼首先与钢中的氮形成氮化硼，超量的固溶硼才有效。钢中氮含量无法准确控制，硼含量过低起不到改善作用，过高的硼含量则容易产生严重的热轧边裂。
现有专利：“无瓦楞状缺陷的无取向电工钢板及其制造方法-201010298965.5”(宝钢)是减小加热炉内的温差；“无瓦楞状缺陷的无取向电工钢板及其制造方法-03116890.6”(宝钢)是控制Si/C为180～260，采用粗糙表面的轧辊热轧和＞710℃的卷取温度；“一种表面状态良好的中牌号无取向电工钢及其制造方法-200710038531.X”(宝钢)是在粗轧后停留40～70秒在进行精轧；“薄板坯连铸连轧流程生产低牌号无取向硅钢及其制备方法-201310201110.X”(钢铁研究总院中达连铸技术国家工程研究中心有限责任公司)只是针对50W470牌号的生产；“一种高磁感低铁损无取向电工钢板及其制造方法-201310261807.6”(宝钢)；“采用薄板连铸连轧生产的无取向电工钢及其方法-201010230317.6”(武钢)是提高碳含量，再脱碳的方法；“表面良好的高磁感低铁损无取向电工钢板及其制造方法-201310106517.4”(宝钢)是控制磷含量、热轧精轧温度和冷轧轧辊粗糙度；“对钢液施加电场能量改善硅钢铸坯质量的方法-200510047210.7”(鞍钢)是电场凝固改善柱状晶比例，从而无瓦楞状缺陷。以上专利生产的电工钢的硅含量小于2.2％，产品铁损较高，且产生瓦楞状缺陷的潜在几率较低。
“薄带连铸冷轧无取向电工钢的制造方法-200910197639.2”(宝钢)提出采用1～5mm薄带连铸的方法避免瓦楞状缺陷，难以实现工业化生产，且产量偏低；“薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢及制造方法-201210308403.3”(武钢)则是采用增加热轧板平整工序的方法来避免瓦楞状缺陷，导致工序增加，成本提高，不能体现薄板坯连铸连轧成本优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硅、铝冷轧无取向电工钢，这种冷轧无取向电工钢的铁损低、磁感高，横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)非常轻微，同时热轧表面氧化物容易去除。具体技术方案如下：
一种电工钢，按重量百分比含有如下组分C≤0.0045％，Si：2.2～3.5％，Al：0.35～1.5％，S≤0.0030％，N≤0.0030％，Ti≤0.0025％，Mn：0.10～0.25，余量为铁及不可避免的杂质。
进一步地，其为高牌号硅钢，钢水成分Mn/S≥40。
上述电工钢的生产方法，包括如下步骤：
(1)钢水转炉冶炼；
(2)RH真空处理；
(3)薄板坯连铸连轧；
(4)均热；
(5)常化处理；
(6)酸洗；
(7)冷轧；
(8)退火，获得电工钢成品。
进一步地，步骤(3)中采用薄板坯连铸连轧CSP：对电工钢通过铸坯厚度、连铸速度、冷却强度、液芯压下控制，获得全柱状晶连铸坯，铸坯厚度50～100mm。
进一步地，步骤(4)中，铸坯在不低于850℃进入隧道炉均热，加热温度1050～1150℃，在炉时间不低于40min。
进一步地，步骤(4)和(5)之间还包括步骤：采用热连轧轧制到适宜冷轧的厚度。
进一步地，步骤(5)中，热轧带钢进行840～950℃温度常化处理，时间不大于150s。
进一步地，步骤(6)中，抛丸处理后进行酸洗，去除带钢表面氧化铁皮。
进一步地，步骤(7)中冷轧采用多道次冷轧至最终产品厚度。
进一步地，步骤(8)中，冷轧带钢经连续退火机组退火涂层后获得电工钢成品，成品连续退火过程中要求≤2.5MPa的低张力，d.p≤-0℃的干气氛、H2含量大于30％，确保带钢表面无氧化。
与目前现有技术相比，本发明采用CSP(薄板坯连铸连轧)生产高硅、铝冷轧无取向电工钢，这种电工钢的连铸坯为完全的柱状晶，柱状晶的尺寸均匀，生产的高牌号冷轧无取向电工钢：1)铁损低；2)磁感应强度、磁导率高；3)热轧的钢卷容易酸洗；4)横向厚度的周期变化小、叠状系数高。
附图说明
图1为实施例(序号3)的铸态组织图；
图2为实施例(序号5)的铸态组织图；
图3为比较例(序号6)的铸态组织图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
通过对厚度为50～100mm的连铸钢坯在连铸、凝固过程中通过调整、控制冷却和连铸速度，使连铸坯的组织为完全的柱状晶，柱状晶的尺寸均匀、长度相等，然后通过热轧、常化、酸洗、冷轧及退火涂层，获得铁损低、磁感高，横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)非常轻微的电工钢成品。
涉及的高牌号硅钢C≤0.0045％，Si：2.2～3.5％，Al：0.35～1.5％，S≤0.0030％，N≤0.0030％，Ti≤0.0025％，Mn：0.10～0.25，余量为铁及不可避免的杂质；钢水成分需满足Mn/S≥40。
上述成分的钢水经转炉冶炼和RH真空处理，采用CSP(薄板坯连铸连轧)生产的特点，对高牌号电工钢通过铸坯厚度、连铸速度、冷却强度、液芯压下控制，获得全柱状晶连铸坯，铸坯厚度50～100mm。
铸坯在不低于850℃进入隧道炉均热，加热温度1050～1150℃，在炉时间不低于40min，采用热连轧轧制到适宜冷轧的厚度。
热轧带钢经过840～950℃温度常化处理，常化工艺段时间不大于150s，抛丸(抛砂)处理后进行常规酸洗，去除带钢表面氧化铁皮，冷轧采用多道次冷轧至最终产品厚度。
冷轧带钢经连续退火机组退火涂层后获得电工钢成品，成品连续退火过程中要求≤2.5MPa的低张力，d.p≤-0℃的干气氛、H2含量大于30％，确保带钢表面无氧化。从而获得铁损低、磁感高，横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)非常轻微的电工钢产品。
对实施例和比较例的电工钢成品分别制取30×320mm方圈试样(纵横向各半，测量产品)的铁损P1.5/50、磁感B50，测试结果见附表1。
附表1电磁性能测量结果
优选实施例：
1)实施例采用CSP(薄板坯连铸连轧)流程生产，钢水经转炉冶炼、RH处理后，通过铸坯厚度、连铸速度、冷却强度、液芯压下控制生产，铸坯厚度、拉速见附表1，液芯压下率均控制在15～25％之间，经热轧成2.0～2.2mm厚度热卷，经常化、酸洗、冷轧、退火涂层后获得成品；
2)比较例均采用传统厚板坯流程，钢水经转炉冶炼、RH处理处理，连铸成230mm后铸坯，连铸采用电磁搅拌，确保等轴晶大于50％，然后热连轧成2.0～2.2mm厚度热卷，经常化、酸洗、冷轧、退火涂层后获得成品；
3)图1为实施例(序号3)的铸态组织，图2为实施例的铸态组织(序号5)，图3为比较例铸态组织(序号6)。采用不同的连铸拉速均获得细小的柱状晶组织，拉速越慢，柱状晶尺寸减小，铁损低、磁感高，整体电磁性能越好；
4)实施例和比较例均具有良好的表面质量，序号1～8、10没有横向厚度的周期性变化(瓦楞状缺陷)，序号9横向厚度的周期性变化(俗称瓦楞状缺陷)非常轻微，叠装系数仍大于98％，满足产品质量要求。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电工钢，其特征在于，按重量百分比含有如下组分C≤0.0045％，Si：2.2～3.5％，Al：0.35～1.5％，S≤0.0030％，N≤0.0030％，Ti≤0.0025％，Mn：0.10～0.25，余量为铁及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的电工钢，其特征在于，其为高牌号硅钢，钢水成分Mn/S≥40。
3.如权利要求1或2所述电工钢的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)钢水转炉冶炼；
(2)RH真空处理；
(3)薄板坯连铸连轧；
(4)均热；
(5)常化处理；
(6)酸洗；
(7)冷轧；
(8)退火，获得电工钢成品。
4.如权利要求3所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(3)中采用薄板坯连铸连轧CSP：对电工钢通过铸坯厚度、连铸速度、冷却强度、液芯压下控制，获得全柱状晶连铸坯，铸坯厚度50～100mm。
5.如权利要求3或4所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(4)中，铸坯在不低于850℃进入隧道炉均热，加热温度1050～1150℃，在炉时间不低于40min。
6.如权利要求3-5中任一项所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(4)和(5)之间还包括步骤：采用热连轧轧制到适宜冷轧的厚度。
7.如权利要求3-6中任一项所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(5)中，热轧带钢进行840～950℃温度常化处理，时间不大于150s。
8.如权利要求3-7中任一项所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(6)中，抛丸处理后进行酸洗，去除带钢表面氧化铁皮。
9.如权利要求3-8中任一项所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(7)中冷轧采用多道次冷轧至最终产品厚度。
10.如权利要求3-9中任一项所述电工钢的生产方法，其特征在于，步骤(8)中，冷轧带钢经连续退火机组退火涂层后获得电工钢成品，成品连续退火过程中要求≤2.5MPa的低张力，d.p≤-0℃的干气氛、H2含量大于30％，确保带钢表面无氧化。
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