CN110592351A - 高磁感取向钢的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢材加工领域，具体公开了高磁感取向钢的生产工艺，包括硅钢连铸板坯加工步骤；硅钢连铸板坯的粗轧和精轧步骤；二段式常化步骤；冷轧加工步骤；脱碳退火步骤；氮化加工步骤；退火隔离剂涂覆步骤；高温退火步骤；绝缘涂层膜及拉伸退火步骤；激光刻痕步骤。本方案中的钢板在进行冷轧加工前，对钢板进行了粗轧、精轧以及常化加工，酸洗除磷和剪边，在进行冷轧加工时，钢板的表面不易出现裂边和断裂的事故，能够提升钢板的冷轧效率。

Description

高磁感取向钢的生产工艺
技术领域
本发明属于钢材加工领域，具体涉及高磁感取向钢的生产工艺。
背景技术
高性能硅钢在内的10项钢铁新材料为我国未来三年发展的重点，符合我国产业政策及变压器行业升级换代的要求，高性能硅钢中的高磁感取向电工钢是电力行业中所需的必要材料，高磁感取向电工钢的性能以及更新换代决定着电力行业的发展。
在高磁感取向电工钢的生产过程中，钢板受到冷轧加工中压下率的限制，压下率过低时，会极大的影响钢板的冷轧效率，影响高磁感取向电工钢的加工效率；但压下率过高时，经常发生裂边和断裂的事故，带钢层与带钢层之间也容易发生粘连，影响生产效率，会导致大量铁损，导致取向硅钢的磁性能不高，增加了高磁感取向电工钢的生产成本。
发明内容
本发明意在提供一种能够提升钢板的冷轧效率的高磁感取向钢的生产工艺，以以提高高磁感取向钢的加工效率，且降低高磁感取向钢的铁损。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：高磁感取向钢的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1：准备炼钢用钢材，采用转炉或电炉炼钢对钢材进行炼钢，获得钢液；对钢液进行真空脱气处理后，获得硅钢连铸板坯；
步骤2：将硅钢连铸板坯按照温度1150-1300℃进行加热，使硅钢连铸板坯的温度达到1150-1300℃，然后对硅钢连铸板坯进行粗轧至40-70mm，然后对硅钢连铸板坯进行精轧制，精轧制的累计压下率在90％以上；
步骤3：在精轧制后，对硅钢热轧板急剧冷却，然后对钢板进行卷取，且使卷取后的钢板温度在600℃以下；
步骤4：采用二段式常化对钢板进行常化处理；
步骤5：对常化处理后的钢板进行冷轧加工，冷轧的最终压下率在80％以上，且冷轧时钢板的温度保持在190-210℃；
步骤6：对冷轧后的钢板通入连续退火炉脱碳退火，钢板加热到770-900℃时采用保护气氛，保护气氛的氧化度(PH2O/PH2)0.35-0.45，且使碳元素的浓度小于等于25ppm，氧元素的浓度为600-700ppm；
步骤7：在脱碳退火后，向步骤6的退火炉独立炉段内通入具有较高氮化能的氨气，使钢板内的氮元素含量与钢板内的铝元素含量之比大于2:4；
步骤8：对步骤7中氮化处理后的钢板表面上涂覆退火隔离剂；
步骤9：对钢板进行高温退火，使钢板内生成具有{110}<100>方位的再结晶晶粒；
步骤10：在高温退火后的钢板表面上涂覆绝缘涂层膜，然后进行拉伸退火；
步骤11：对拉伸退火后的钢板进行激光刻痕。
基础方案的原理及其优点：在进行步骤3中的冷轧加工前，先对钢板进行了粗轧制、精轧制以及常化加工，在粗轧制和精轧制后能降低在冷轧加工时的冷轧加工难度和强度，同时在采用以上的精轧制加工后，硅钢连铸板坯的厚度下降，硅钢连铸板坯会得到及时的冷却，让钢板不会发生再结晶，有利于磁感的提高；同时在常化后钢板表面的张性提高，在进行冷轧加工时，钢板的表面不易出现裂边和断裂的事故；在此技术保证下，在步骤5中进行冷轧加工时，在钢板的温度保持在190-210℃时，钢板韧性进一步提高，将冷轧的最终压下率控制在80％以上，既能保证钢板的表面不会出现裂边或断裂，减少铁损；又能保证冷轧加工的加工效率提高，进而提高整个钢板的加工效率。
与此同时在钢板进行了步骤6的退火后，能够细化钢板内的晶粒，能进一步的减小钢板上的变形与裂纹，同时在步骤7中控制钢板内氮元素与铝元素的质量，能够有效的控制氮元素的含量，能让加工后的高磁感取向电工钢具有耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。
步骤8和步骤9，通过涂覆退火隔离剂，能够有效的让钢板内形成具有{110}<100>方位的再结晶晶粒，进一步对钢板内部的晶粒进行细化，进一步提高钢板耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性，也便于为步骤10中的拉伸退火做准备，避免在拉伸退火的过程中，钢板出现裂边和断裂的事故。
进一步，步骤2中，精轧制的最后道次的压下率在25％以上。
在粗轧制对硅钢连铸板坯的加工基础上，精轧制时的单次压下率较高，能够减少精轧制的次数，提高整个轧制的加工效率。
进一步，步骤2中，精轧制的最后道次的压下率在30％以上。
当精轧制的最后道次的压下率在30％以上时，轧制的加工效率会得到进一步的提高。
进一步，步骤4中，采用二段式常化对钢板进行常化处理时，在第一段加热常化中，升温速度应在5-10℃/s，当升温到1100℃以上时，保温30秒，然后立即降温；第二段加热常化中，退火速度≥6℃/s，让钢板内的晶粒组织保持层状间隔，其冷却速度为50℃/s。
采用多段式的常化加工，能够让钢板的除磷更加彻底，更便于后续进行冷轧加工，且让钢板内的晶粒组织保持层状间隔，便于后续进行冷轧加工时钢板能够实现水平方向上的延展，降低裂边和断裂的风险。
进一步，钢板内的晶粒组织保持层状间隔，且层状间隔达到20μm。
层状间隔达间隔达到了适宜进行冷轧的较好状态，便于进行冷轧加工。
进一步，步骤7中，氮化处理后，钢板内的氮元素含量与钢板内的铝元素含量之比大于2:3。
保护气氛中的碳元素的浓度远低于氧元素的浓度，是为了保证在脱碳退火时，氧元素能够对钢板内的碳元素进行快速的消耗，脱碳的效率得到有效的提高，同时能够避免保护气氛内的碳元素进入到钢板上。
进一步，步骤10中，绝缘涂层膜的厚度使涂布量达到4.0-5.0g/m2。
该绝缘涂层膜的涂敷量能够保证钢板表面上的表面张力增大，降低铁损。
进一步，步骤10中，绝缘涂层膜的厚度使涂布量达到4.5g/m2。
绝缘涂层膜4.5g/m2的涂覆量，能够保证钢板表面上的张力增大，而又不会对多余的绝缘涂层膜造成浪费。
进一步，步骤5中，冷轧时钢板的温度保持在195-205℃。
从温度上让钢板的韧性提高，能够在冷轧加工时不会出现裂边和断裂的情况。
进一步，步骤8中，退火隔离剂为MgO退火隔离剂或TiO2退火隔离剂。
MgO退火隔离剂的使用能够增强退火隔离剂的退火隔离效果。
附图说明
图1为本发明实施例2中涂覆装置主视方向的结构示意图；
图2为图1中涂覆机构的剖视放大图；
图3为图1中收卷机构的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：传送带10、矩形限位框101、盛装箱20、导流管201、涂覆块202、涂覆孔203、导流腔204、连通孔205、海绵206、支撑柱30、卷轴401、支撑轴承402、弹簧杆403、压簧404、固定板405、钢板60。
实施例1
实施例1中包括了高磁感取向钢的生产工艺，具体包括以下步骤：
步骤1：准备炼钢用钢材，采用转炉或电炉炼钢对钢材进行炼钢，获得钢液；对钢液进行真空脱气处理，然后进行铸造，获得硅钢连铸板坯；
步骤2：将硅钢连铸板坯按照温度1150-1300℃进行加热，使硅钢连铸板坯的温度达到1150-1300℃，然后对硅钢连铸板坯进行粗轧至40-70mm，然后对硅钢连铸板坯进行精轧制，精轧制的累计压下率在90％以上，且精轧制的最后道次的压下率在30％以上；
步骤3：在精轧制后，对硅钢连铸板坯进行冷却，形成钢板，然后对钢板进行卷取，且使卷取后的钢板温度在600℃以下；
步骤4：采用二段式常化对钢板进行常化处理，在第一段加热常化中，升温速度应在5-10℃/s，当升温到1100℃以上时，保温30秒，然后立即降温；第二段加热常化中，退火速度≥6℃/s，让钢板内晶粒组织保持层状间隔，且层状间隔达到20μm，其冷却速度为50℃/s；然后对钢板进行抛丸处理；然后对钢板进行酸洗，采用硫酸水溶液进行酸洗，酸洗加工时，对钢板的边缘进行切边处理；
步骤5：对完成酸洗后的钢板进行冷轧加工，冷轧的最终压下率在80％以上，且冷轧时钢板的温度保持在195-205℃；
步骤6：对冷轧后的钢板放入到退火装置中进行脱碳退火，钢板加热到770-900℃时采用保护气氛，保护气氛的氧化度(PH2O/PH2)，且使碳元素的浓度小于等于25ppm，氧元素的浓度为600-700ppm；
步骤7：在脱碳退火后，向步骤4的退火装置中充入氮化后的氨气，使钢板内的氮元素含量与钢板内的铝元素含量之比大于2:3；
步骤8：对步骤5中氮化处理后的钢板表面上涂覆退火隔离剂，且退火隔离剂为MgO退火隔离剂；
步骤9：对钢板进行高温退火，使钢板内生成具有{110}<100>方位的再结晶晶粒；
步骤10：在高温退火后的钢板表面上涂覆绝缘涂层膜，绝缘涂层膜的厚度使涂布量达到4.5g/m2，然后进行拉伸退火；
步骤11：对拉伸退火后的钢板进行激光刻痕。
本工艺在使用后，对本工艺生产的高磁感取向钢进行检测，检测时对0.27mm规格的Hi-B钢约7.9吨的中型卷脱碳及渗N试验，分别对单卷高磁感取向钢的头尾各处的渗N参数进行测定，获得表1中的试验结果。
表1
通过表1中的数据可知，渗N量基本上达到目标值，脱碳后C含量小于25ppm，均合格。
同时，在按预定的高温退火工艺对该钢卷处理后，再经涂布绝缘涂层及拉伸退火后，对三卷加工后的高磁感取向钢进行铁损情况测试，且将三卷高磁感取向钢标记为卷①、卷②和卷③，卷①、卷②和卷③为总量达到了7.9吨的中型卷，经过铁损情况测试后得到表2中的数据。
表2
通过表2中的数据可知，最小铁损达到了0.99w/kg，相较于现有技术中1.5-2w/kg的铁损数值，本工艺明显达到了降低铁损的目的，同时卷①、卷②和卷③均达到了27QG110的水平，整个高磁感取向钢的性能得到了提升。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于，在步骤9中采用了如附图1、附图2和附图3所示的涂覆装置，包括机架(未画出)、传送机构、涂覆机构和收卷机构，传送机构包括水平向左传送的传送带10以及呈“ㄇ”字形的矩形限位框101，矩形限位框101下侧的开口与传送带10的上表面接触，矩形限位框101与机架焊接。如图1所示，当钢板60被传送带10传送至矩形限位框101处时，传送带10上表面与钢板60的下表面贴合，矩形限位框101的上侧内壁可与钢板60的上表面滑动接触，矩形限位框101的竖直内壁与钢板60的竖直侧面接触。
如图1和图2所述，涂覆机构包括焊接在机架上的盛装箱20、导流管201和长方体的涂覆块202，涂覆块202竖直设置，且涂覆块202沿水平轴向设置有涂覆孔203，涂覆块202内设有导流腔204，盛装箱20、导流管201和涂覆块202内的导流腔204由上至下依次连通，且盛装箱20与导流管201焊接，导流管201与涂覆块202焊接；涂覆孔203的内壁上设有若干与导流腔204连通的连通孔205，涂覆孔203的内壁上覆盖有海绵206；涂覆孔203的水平方向上的轴线与钢板60传送时的轴线共线。
如图1和3所示，收卷机构设置在涂覆机构的左侧，收卷机构包括两个沿涂覆孔203的水平方向上的轴线对称设置的支撑柱30和两个支撑单元，支撑单元包括卷轴401、支撑轴承402、弹簧杆403以及套设在弹簧杆403上的压簧404，压簧404上端与弹簧杆403的上端焊接，压簧404下端与弹簧杆403的下端焊接，弹簧杆403的下端与支撑柱30的下端焊接，两个支撑轴承402的轴线水平同轴设置，支撑轴承402侧面与弹簧杆403的顶端焊接，卷轴401的两端分别与两个支撑轴承402同轴卡扣连接，支撑轴承402竖直滑动安装在支撑柱30上；如图3所示，两个支撑柱30的顶端之间设有固定板405，固定板405的上端与上侧的支撑柱30焊接，固定板405的下端与下侧的支撑柱30焊接，如图1所示，固定板405的下表面与钢板60传送时的上表面共面。
本实施例中的高磁感取向钢的生产工艺在使用时与实施例1相比有如下不同之处，在进行步骤9中绝缘涂层膜的涂覆时，先将高温退火后的钢板60移动至传送带10的右端，传送带10将钢板60向左侧传送，传送至矩形限位框101时，由于矩形限位框101与传送带10上表面之间的间隙限制，只能供单层的钢板60通过，此时矩形限位框101将传送过程中的钢板60进行整平和限位；当钢板60移动至涂覆机构处时，盛装箱20内的涂覆原料已经依次通过盛装箱20、导流管201、涂覆块202内的导流腔204和涂覆孔203内壁上的连通孔205进入到海绵206内，当钢板60穿过涂覆孔203时，海绵206与钢板60的各个表面接触，海绵206受到挤压，海绵206内的涂覆原料涂覆到钢板60的各个表面上，形成了均匀的绝缘涂层膜；此时传送带10继续将钢板60向左传送至卷轴401上，钢板60初步卷绕在转轴上时，转轴的两端分别固定在两个支撑轴承402内，且转轴在支撑轴承402的支撑下位于支撑柱30的上端；当钢板60不断的向左侧传送时，固定板405的下表面持续与钢板60的上表面接触，转轴上卷绕的钢板60依次增加，转轴和支撑轴承402下压支撑杆和弹簧下移，固定板405也抵压钢板60下移，为后续钢板60的卷绕增加空间；当支撑杆和弹簧下移至极限或者两个支撑柱30之间的空间不足以卷绕钢板60时，拆卸卡扣在支撑轴承402上的转轴即可，此过程实现了对钢板60上绝缘涂层膜的涂覆，便于后续进行拉伸退火；同时能对涂覆了绝缘涂层膜的钢板60进行卷绕收集，能有效的提高高磁感取向钢的加工效率。

Claims (10)

1.高磁感取向钢的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备炼钢用钢材，采用转炉或电炉炼钢对钢材进行炼钢，获得钢液；对钢液进行真空脱气处理后，获得硅钢连铸板坯；
步骤2：将硅钢连铸板坯按照温度1150-1300℃进行加热，使硅钢连铸板坯的温度达到1150-1300℃，然后对硅钢连铸板坯进行粗轧至40-70mm，然后对硅钢连铸板坯进行精轧制，精轧制的累计压下率在90％以上；
步骤3：在精轧制后，对硅钢热轧板急剧冷却，然后对钢板进行卷取，且使卷取后的钢板温度在600℃以下；
步骤4：采用二段式常化对钢板进行常化处理；
步骤5：对常化处理后的钢板进行冷轧加工，冷轧的最终压下率在80％以上，且冷轧时钢板的温度保持在190-210℃；
步骤6：对冷轧后的钢板通入连续退火炉脱碳退火，钢板加热到770-900℃时采用保护气氛，保护气氛的氧化度(PH2O/PH2)0.35-0.45，且使碳元素的浓度小于等于25ppm，氧元素的浓度为600-700ppm；
步骤7：在脱碳退火后，向步骤6的退火炉独立炉段内通入具有较高氮化能的氨气，使钢板内的氮元素含量与钢板内的铝元素含量之比大于2:4；
步骤8：对步骤7中氮化处理后的钢板表面上涂覆退火隔离剂；
步骤9：对钢板进行高温退火，使钢板内生成具有{110}<100>方位的再结晶晶粒；
步骤10：在高温退火后的钢板表面上涂覆绝缘涂层膜，然后进行拉伸退火；
步骤11：对拉伸退火后的钢板进行激光刻痕。
2.根据权利要求1所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤2中，精轧制的最后道次的压下率在25％以上。
3.根据权利要求2所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤2中，精轧制的最后道次的压下率在30％以上。
4.根据权利要求3所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤4中，采用二段式常化对钢板进行常化处理时，在第一段加热常化中，升温速度应在5-10℃/s，当升温到1100℃以上时，保温30秒，然后立即降温；第二段加热常化中，退火速度≥6℃/s，让钢板内的晶粒组织保持层状间隔，其冷却速度为50℃/s。
5.根据权利要求4所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述钢板内的晶粒组织保持层状间隔，且层状间隔达到20μm。
6.根据权利要求5所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤7中，氮化处理后，钢板内的氮元素含量与钢板内的铝元素含量之比大于2:3。
7.根据权利要求6所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤10中，绝缘涂层膜的厚度使涂布量达到4.0-5.0g/m2。
8.根据权利要求7所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤10中，绝缘涂层膜的厚度使涂布量达到4.5g/m2。
9.根据权利要求8所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤3中，冷轧时钢板的温度保持在195-205℃。
10.根据权利要求9所述的一种高磁感取向钢处理工艺，其特征在于，所述步骤6中，退火隔离剂为MgO退火隔离剂或TiO2退火隔离剂。
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