CN105671257B - 一种冷装电工钢的加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低牌号无取向电工钢冷装入炉及其加热制备方法。本发明电工钢的加热方法包括a、炼钢浇铸成板坯后，采用堆垛的方式等待入炉；b、控制各段加热温度及时间；d、控制板坯的出钢节奏和出炉温度。本发明基于冷装无取向电工钢内部组织结构特点，制定适合的加热工艺制定，降低升温前期加热温度以及延长低温加热时间，保证冷装电工钢的内外温差在可控范围内，另外采用以硅含量为分辨因素，根据含硅量不同制定不同的升温速度，和各加热段时间，保证升温速度在可控范围内，减少热应力的产生，同时可操作性强，可以减少因为铸坯温度过低而导致无取向电工钢判废。

Description

一种冷装电工钢的加热方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低牌号无取向电工钢冷装入炉及其加热制备方法。
背景技术
随着国家加大电力工业发展，极大地促进了电工钢轧制工艺的发展，但是在现有技术基础上，由于无取向电工钢硅含量的增加使电工钢热导率和热膨胀系数降低，同时铸态晶粒尺寸增大，并且，含硅量的增加导致铸坯的脆性增加。因此连铸坯在300℃以下再加热时极易产生内裂缺陷，产生的内裂缺陷在精轧轧制时会产生孔洞和结疤等缺陷，导致精轧废钢或者冷轧轧制断带，无法进行冷轧再次轧制。内裂纹的产生主要跟内部应力有关系。我们都知道铸坯在缓冷和加热的过程中会发生固态相变，而引起收缩和膨胀，从而使铸坯的体积和形态都发生变化，若这种变化受阻，便会在铸坯内产生应力，被称为内应力，当铸坯内部的局部应力超过金属的强度极限的时候，铸坯就会产生裂纹，通常我们将内部无法肉眼观察到的裂纹称之为内裂纹。由于无取向电工钢含硅量较高，导致铸坯的脆性较高，因此极易产生内裂纹。所以炼钢浇铸用的原料到热轧原料库后，立即要安排计划，24小时内必须装炉，防止温度过低再加热时内部应力变化大导致内裂纹的产生。但是，由于各种不确定制约，如热轧临时检修，废钢处理拖延时间，或者设备损坏需要停机等等，可能会出现不能24小时之内装炉。那么温度低于300℃的电工钢原料就得判废，回炉重炼。为此急需要发明一种在特殊条件下冷装加热电工钢的加热方法，可以在电工钢低于300℃以下依然可以装炉加热，通过热轧加热炉热处理消除内部缺陷，并顺利轧制成材。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能满足中低牌号无取向电工钢装炉加热消除内裂缺陷进而可以成功轧制成材的方法。
上述所述一种冷装电工钢的加热方法，包括以下步骤：
a、炼钢来料入炉前处理：炼钢浇铸成板坯后，采用堆垛的方式放置，等待入炉；所述堆垛的方式是指在板坯四周堆放温度≥400℃的热坯；
b、各段加热温度及时间控制：将板坯入炉，进行分段加热；其中，预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间；
c、控制出钢节奏和出炉温度：出钢节奏≥3.5min/块，板坯出炉温度为1140～1170℃；
其中，所述电工钢由以下重量百分比成分组成，C≤0.005；Si 0.15～1.55；Mn 0.2～0.35；P≤0.020；S≤0.005；Als 0.15～0.35；N≤40ppm；其余为铁及不可避免的杂质。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中a步骤中在板坯的底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.15～0.25wt％，900℃＜预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；1000℃＜加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；1120℃＜加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间；其中，各段加热时间优选为50～80min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.26～1.10wt％，800℃＜预热段温度≤900℃，55min≤加热时间；900℃＜加热一段温度≤1110℃，60min≤加热时间；1110℃＜加热二段温度≤1170℃，60min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，60min≤加热时间；其中，各段加热时间优选为60～90min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 1.11～1.55wt％，500℃＜预热段温度≤800℃，60min≤加热时间；800℃＜加热一段温度≤1100℃，70min≤加热时间；1100℃＜加热二段温度≤1160℃，60min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，60min≤加热时间；其中，预热段、加热二段和均热段的加热时间优选为60～90min；加热一段时间优选为70～100min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 0.20，预热段温度980℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间60min；加热二段温度1165℃，加热时间53min；均热段温度1160℃，加热时间60min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 0.98，预热段温度880℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间65min；加热二段温度1160℃，加热时间63min；均热段温度1165℃，加热时间65min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 1.15，预热段温度750℃，加热时间55min；加热一段温度1050℃，加热时间75min；加热二段温度1150℃，加热时间63min；均热段温度1165℃，加热时间65min。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明基于冷装无取向电工钢内部组织结构特点，制定适合的加热工艺制定，降低升温前期加热温度以及延长低温加热时间，保证冷装电工钢的内外温差在可控范围内。
2本发明采用以硅含量为分辨因素，根据含硅量不同制定不同的升温速度，和各加热段时间，保证升温速度在可控范围内，减少热应力的产生。
3本发明具有可操作性强，可以减少因为铸坯温度过低而导致无取向电工钢判废，提高电工钢的生产合格率。
具体实施方式
本发明冷装电工钢的加热方法，具体包括以下步骤：
a、炼钢来料入炉前处理：炼钢浇铸成板坯后，采用堆垛的方式放置，等待入炉；所述堆垛的方式是指在板坯四周堆放温度≥400℃的热坯；本发明在炼钢原料四周堆放400℃以上的热坯，是为了防止板坯在未能顺利装炉轧制之前，表面冷却快，中心冷却慢，从而产生残余应力，进一步导致内裂纹的产生；
b、各段加热温度及时间控制：将板坯入炉，进行分段加热；其中，预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间；本发明中电工钢在加热步骤中采用分段加热的方式，且需要严格控制加热时升温速率，防止加热速率过快，电工钢产生热应力，产生内裂纹；
c、控制出钢节奏和出炉温度：出钢节奏≥3.5min/块，板坯出炉温度为1140～1170℃；由于电工钢本身热阻的存在，在加热中不可避免的导致电工钢内外表面存在温差，表面温度高于中心温度，温差的存在会导致轧制稳定性差，引起废钢，是影响电工钢合格率的主要原因之一。为保证电工钢在均热段均热完全，断面温差小，需严格控制出钢节奏，保证均热效果；另外，当加热温度过高时，电工钢在加热炉内会产生“塌腰现象”损坏加热炉内部结构，且为避免电工钢轧制时产生混晶组织，需减短电工钢在两相区轧制时间；为此需要严格控制板坯出炉温度；
其中，所述电工钢由以下重量百分比成分组成，C≤0.005；Si 0.15～1.55；Mn 0.2～0.35；P≤0.020；S≤0.005；Als 0.15～0.35；N≤40ppm；其余为铁及不可避免的杂质。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中a步骤中在板坯的底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯。热铸坯在冷凝过程中，由于表面冷却快，中心冷却慢，也要产生应力，称为残余应力，这是导致内裂纹的要素之一。
另外，硅是无取向电工钢的最基本元素，硅的存在可提高电阻率，显著降低涡流损耗，从而降低铁损。从力学性能方面看，硅具有很强的铁素体强化能力，随着硅含量的增加，屈服强度和抗拉强度明显提高，但是延伸率显著降低，脆性增加。无取向电工钢铸坯冷却到300℃以下，再加热时，由于本身的热阻，不可避免的存在内外温度差，表面温度比中心温度升高的快，这时表面的膨胀要大于中心的膨胀，这样表面受压力而中心受张力，于是在钢的内部产生温度应力，称为热应力，热应力的大小取决于温度梯度的大小，加热速度越快，内外部温差越大，温度梯度越大，热应力就越大，在铸坯的破裂强度一定的情况下，如果这种热应力超过了铸坯的破裂强度极限，则铸坯的内部就要产生内裂纹，所以针对冷装无取向电工钢的加热速度必须限定在所允许的范围之内。
并且，铸坯中的应力只是在一定范围之内才是危险的，经试验观察得知，无取向电工钢在300℃一下处于弹性状态，塑性比较低，这时候如果加热速度太快，温度应力超过铸坯的强度极限就会出现裂纹，因此本发明电工钢加热方法针对不同硅含量，采用不同的加热温度和加热速率，避免电工钢因加热过快，导致电工钢在加热过程中产生内外温度差，从而产生热应力，产生内裂纹。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.15～0.25wt％，900℃＜预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；1000℃＜加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；1120℃＜加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间；其中，对于各段加热时间，在实际生产中，如果发生突发事故，各段在炉时间不做上限限制，但是为了控制成本，保证烧钢质量，各段加热时间优选为50～80min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.26～1.10wt％，800℃＜预热段温度≤900℃，55min≤加热时间；900℃＜加热一段温度≤1110℃，60min≤加热时间；1110℃＜加热二段温度≤1170℃，60min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，60min≤加热时间；其中，为了控制成本，保证烧钢质量，各段加热时间优选为60～90min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 1.11～1.55wt％，500℃＜预热段温度≤800℃，60min≤加热时间；800℃＜加热一段温度≤1100℃，70min≤加热时间；1100℃＜加热二段温度≤1160℃，60min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，60min≤加热时间；其中，为了控制成本，保证烧钢质量，预热段、加热二段和均热段的加热时间优选为60～90min；加热一段时间优选为70～100min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 0.20，预热段温度980℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间60min；加热二段温度1165℃，加热时间53min；均热段温度1160℃，加热时间60min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 0.98，预热段温度880℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间65min；加热二段温度1160℃，加热时间63min；均热段温度1165℃，加热时间65min。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种冷装电工钢的加热方法，其中所述电工钢中Si 1.15，预热段温度750℃，加热时间55min；加热一段温度1050℃，加热时间75min；加热二段温度1150℃，加热时间63min；均热段温度1165℃，加热时间65min。
电工钢品种的发展应满足国民经济发展的不同需求。中国是一个电力工业长期短缺的大国，随着生产的发展及人民生活水平的提高，电力缺口会愈显突出。因此国家将把加大电力工业发展作为长期建设方针，这就要求大力增加无取向高牌号及低铁损的电工钢产量，由于硅含量的增加使电工钢热导率和热膨胀系数降低，同时铸态晶粒尺寸增大，连铸坯在300℃以下会产生内裂缺陷，在精轧轧制时会产生孔洞和结疤缺陷，导致热轧废钢或者冷轧轧制断带，因此炼钢浇铸用的原料到热轧原料库后，立即要堆垛缓冷，即底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯(温度越高越好)，24小时内必须装炉。
本发明电工钢加热方法，既能避免传统电工钢水浇铸成板坯后，因为某些原因不能及时装炉轧制，使得电工钢在等待中冷却过快，从而产生残余应力，导致内裂纹的产生；还能避免因为冷却过久，板坯温度低于300℃后，报废回炉重练，即本发明电工钢加热方法不但能针对浇铸后板坯温度在300℃以上的，还能针对板坯温度低于300℃的电工钢加热，可以提高电工钢生产合格率，降低了电工钢轧制成本；同时本发明电工钢加热时根据不同硅含量，分段加热时采用不同的加热温度和加热时间，从而使得各段升温速率不同，避免升温速率过快，产生热应力。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
在西昌钢钒热轧厂根据发明的成分设计和工艺设计进行了工程试验，生产牌号为50PRW1300的无取向电工钢，成分如表1所示：
表1 50PRW1300无取向电工钢的化学成分(wt％)
生产牌号 C Si Mn Als
50PRW1300 0.0030 0.20 0.22 0.18
1、炼钢来料进行堆垛缓冷，具体方法为：底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯(温度越高越好)。
2、根据硅含量所进行的加热工艺如表2所示：
表2 50PRW1300无取向电工钢的加热工艺
3、为保证各段在炉时间并保证缓慢加热，出钢节奏按照≥3.5min/块进行控制。
4、板坯出炉目标温度按照1155±15℃控制，并控制炉间温差。
对生产出来的产品进行检查，质量合格，其合格率达到97.5％，满足工艺要求。
实施例2
在西昌钢钒热轧厂根据发明的成分设计和工艺设计进行了工程试验，生产牌号为50PRW800的无取向电工钢，成分如表3所示：
表3 50PRW800无取向电工钢的化学成分(wt％)
生产牌号 C Si Mn Als
50PRW800 0.0035 0.98 0.27 0.28
1、炼钢来料进行堆垛缓冷，具体方法为：底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯(温度越高越好)。
2、根据硅含量所进行的加热工艺如表4所示：
表4 50PRW800无取向电工钢的加热工艺
3、为保证各段在炉时间并保证缓慢加热，出钢节奏按照≥3.5min/块进行控制；
4、板坯出炉目标温度按照1155±15℃控制，并控制炉间温差。
对生产出来的产品进行检查，质量合格，其合格率达到95％，满足工艺要求。
实施例3
在西昌钢钒热轧厂根据发明的成分设计和工艺设计进行了工程试验，生产牌号为50PRW600的无取向电工钢，成分如表3所示：
表5 50PRW600无取向电工钢的化学成分(wt％)
生产牌号 C Si Mn Als
50PRW600 0.0020 1.51 0.27 0.23
1、炼钢来料进行堆垛缓冷，具体方法为：底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯(温度越高越好)；
2、根据硅含量所进行的加热工艺如表6所示：
表6 50PRW600无取向电工钢的加热工艺
3、为保证各段在炉时间并保证缓慢加热，出钢节奏按照≥3.5min/块进行控制；
4、板坯出炉目标温度按照1155±15℃控制，并控制炉间温差。
对生产出来的产品进行检查，质量合格，其合格率达到94％，满足工艺要求。
对比例1
采用传统电工钢加热方法，生产牌号为50PRW600的无取向电工钢，成分如表7所示；
表7 50PRW600无取向电工钢的加热工艺
生产牌号 C Si Mn Als
50PRW600 0.0020 1.51 0.27 0.23
炼钢浇铸后的板坯因为某些原因，不能及时转炉轧制，在热轧原料库中直接堆放，等待入炉，由于等待时间较长，导致板坯温度降至300℃以下，经检验，电工钢原料坯判废，回炉重练。
对比例2
采用传统电工钢加热方法，生产牌号为50PRW1300的无取向电工钢，成分如表1所示；
炼钢浇铸后的板坯入炉轧制，其加热工艺如表8所示：
表8 50PRW1300无取向电工钢的加热工艺
对生产出来的产品进行检查，发现带钢中部存在孔洞，合格率为85％。
对比例3
采用传统电工钢加热方法，生产牌号为50PRW800的无取向电工钢，成分如表9所示；
炼钢浇铸后的板坯入炉轧制，其加热工艺如表8所示：
表9 50PRW800无取向电工钢的加热工艺
对生产出来的产品进行检查，发现带钢中部存在孔洞和裂纹，合格率为81.5％。

Claims (8)

1.一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、炼钢来料入炉前处理：炼钢浇铸成板坯后，采用堆垛的方式放置，等待入炉；所述堆垛的方式是指在板坯四周堆放温度≥400℃的热坯；
b、各段加热温度及时间控制：将板坯入炉，进行分段加热；其中，750℃≤预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间；
c、控制出钢节奏和出炉温度：出钢节奏≥3.5min/块，板坯出炉温度为1140～1170℃；
其中，所述电工钢由以下重量百分比成分组成，C≤0.005；Si 0.15～1.55；Mn 0.2～0.35；P≤0.020；S≤0.005；Als 0.15～0.35；N≤40ppm；其余为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：a步骤中在板坯的底部放2～3块热坯，顶部放2～3块热坯，两侧堆放热坯。
3.根据权利要求1所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.15～0.25wt％，900℃＜预热段温度≤1000℃，50min≤加热时间；1000℃＜加热一段温度≤1120℃，50min≤加热时间；1120℃＜加热二段温度≤1180℃，50min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，50min≤加热时间。
4.根据权利要求3所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：各段加热时间为50～80min。
5.根据权利要求1所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：b步骤中各段加热温度及时间控制具体为：电工钢中Si 0.26～1.10wt％，800℃＜预热段温度≤900℃，55min≤加热时间；900℃＜加热一段温度≤1110℃，60min≤加热时间；1110℃＜加热二段温度≤1170℃，60min≤加热时间；1130℃＜均热段温度≤1170℃，60min≤加热时间。
6.根据权利要求5所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：各段加热时间为60～90min。
7.根据权利要求3所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：所述电工钢中Si0.20wt％，预热段温度980℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间60min；加热二段温度1165℃，加热时间53min；均热段温度1160℃，加热时间60min。
8.根据权利要求5所述一种冷装电工钢的加热方法，其特征在于：所述电工钢中Si0.98wt％，预热段温度880℃，加热时间55min；加热一段温度1100℃，加热时间65min；加热二段温度1160℃，加热时间63min；均热段温度1165℃，加热时间65min。
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