CN111733362A - 一种易酸洗硅钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易酸洗硅钢板及其生产方法,属于冶金技术领域。本发明的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C≤0.005%,Si:2.0%~3.2%,Mn:0.1%~0.35%,Als:0.5%~1.0%,S≤0.005%,P≤0.04%,N≤0.005%,Ti≤0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质,其中Mn、S的含量满足Mn/S≥65,其制备工艺流程如下:钢水冶炼工序→连铸工序→热轧工序→层流冷却→卷取工序→冷轧工序→连续退火工序→精整工序,其中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min~40min,连铸工序中控制拉速为1.1m/min~1.3m/min。本发明的目的在于克服现有技术中硅钢表面氧化铁皮厚度较大的问题,通过合适的Si、Mn、Al等元素成分设计,同时结合合理的炼钢、热轧、冷轧工艺相配合,生产出氧化铁皮较薄、易酸洗的硅钢板。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,更具体地说,涉及一种易酸洗硅钢板及其生产方法。
背景技术
硅钢是电机产品重要的电磁材料,近年来,随着家电、新能源产品用电机领域的发展,对电机性能的要求越来越高。电机在新能源汽车领域的成熟应用,有效降低了大气污染带来的问题、缓解了交通压力;同时,随着人类生活质量的进一步提高,家用电器必须更加节能环保、健康舒适。所以,电机必须更加高效,对硅钢产品的要求主要体现在较低的铁损、较高的磁感应强度、合理的涂覆效果和优良的叠装系数等。而欠酸洗的硅钢在冷轧后工序会严重影响产品性能,最终导致电机的各项性能指标下降,严重影响整体行业的健康发展,因此发明一种易酸洗的硅钢产品时不可待。
目前该行业普遍认为欠酸洗主要是氧化铁皮较厚造成的,氧化铁皮的主要成分一般由最外层Fe2O3、中间层Fe3O4和最内侧FeO组成,其中Fe3O4最致密,Fe2O3次之,FeO最疏松;FeO最容易被酸还原分解,Fe3O4次之,Fe2O3最难被酸还原分解。通常氧化铁皮厚度越薄、氧化铁皮结构中FeO比例越多,越有利于酸洗效率和酸洗表面质量的提高。不同的生产工艺,氧化层的厚度各有不同,目前部分新技术的应用,如快速升温、高温短时间保温等都会造成表面的氧化铁皮不易处理。当带钢表面有残余的氧化铁皮时,在冷轧工序会将其轧入基体,高温退火后,不利于产品涂覆,也会使叠装系数降低,甚至降低硅钢产品的电磁性能,严重影响电机性能。
当前控制氧化铁损厚度的方法主要集中在热轧和酸洗工序,热轧工艺主要通过控制板坯加热温度、时间、粗轧除磷、精轧除磷以及冷却等工艺参数;酸洗工序主要通过延长酸洗时间、提高酸液浓度或增加抛丸工序等。
经检索,关于制作链条片的钢板已有大量专利公开,如中国专利申请号:2012101721253,发明创造名称为:一种易酸洗钢板的制备方法,该申请案公开了一种易酸洗钢板的制备方法,按以下步骤进行:冶炼钢水并连铸成板坯;然后用高压水除鳞,将除鳞后的板坯进行粗轧,然后进行精轧,精轧后冷却至500~550℃时,卷取后的冷却速率5℃/min~10℃/min,获得FeO的含量在25%以上的热轧态易酸洗钢种;精轧后冷却至650℃~700℃时卷取,卷取后的冷却速率1℃/min~5℃/min,获得氧化铁皮FeO的含量低于10%,结构均匀的冷轧态易酸洗钢种。
又如中国专利申请号:2012104351012,发明创造名称为:一种易酸洗钢及其生产方法,该申请案公开了一种易酸洗钢及其生产方法,一种易酸洗钢,其化学成分及重量百分比含量为:C:0.068~0.097%,Si:≤0.03%,Mn:0.27~0.60%,P:≤0.015%,S:≤0.010%,Als:0.028~0.050%,N:≤0.005%;其生产步骤:铁水脱硫;冶炼并连铸成坯;对铸坯加热;粗轧;精轧;层流冷却;卷取;待用。该方案由于钢板表面氧化铁皮薄且氧化铁皮中FeO含量较高,避免了边部氧化铁皮过厚和Fe2O3的生成,得到易酸洗的氧化铁皮结构;由于采用低温短时加热和低温轧制的方法,避免了传统高温长时加热和轧制带来的能耗大、氧化烧损严重、成材率较低、轧辊磨损严重、氧化缺陷发生率较高的弊端,及由于控制板凸度≤40μm,有利于提高板面氧化铁皮均匀性。
以上两个方案均给出了相关热轧工艺的调整参数,但主要涉及钢种为普碳钢,对高品质硅钢产品的指导意义不大。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中硅钢表面氧化铁皮厚度较大,易出现欠酸洗的问题,拟提供了一种易酸洗硅钢板及其生产方法,通过合适的Si、Mn、Al等元素成分设计,同时结合合理的炼钢、热轧、冷轧工艺相配合,生产出氧化铁皮较薄、易酸洗的硅钢板。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C≤0.005%,Si:2.0%~3.2%,Mn:0.1%~0.35%,Als:0.5%~1.0%,S≤0.005%,P≤0.04%,N≤0.005%,Ti≤0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质,其中Mn、S的含量满足Mn/S≥65。
本发明提供的一种易酸洗硅钢板的成分控制如下:
C:C会增加硅钢产品的铁损,因此C含量应控制在0.005%以下,尽量控制在0.003%以下,会进一步优化硅钢产品的磁性能。
Si:Si元素是对硅钢磁性能影响最重要的合金元素,Si元素的存在可降低铁损,但同时磁感也会降低,硅钢成品的脆性和硬度也会升高,冷轧加工性变差,所以本发明中Si含量控制在2.0%~3.2%的范围内。
Mn:Mn元素具有抑制加热过程中的热脆现象,降低铁损,还可以形成MnS,降低钢中固溶的S,当Mn含量大于0.1%就可以达到目的,过高的Mn含量会导致经济性降低,因此Mn含量控制在0.1%~0.25%之间,由于本发明中硅的含量较高,属于高品质硅钢,所以应当控制Mn/S≥65,能够很好地降低硅钢的铁损。
S:S元素的升高,铁损明显升高,且容易影响硅钢的热脆性能,为满足需求,所以应控制S含量≤0.005%。
P:在硅钢中,P元素具有晶界偏聚作用,会容易产生脆化现象,严重恶化产品弯曲次数,因此P含量不易过高,需控制在0.04%以下。
Als:Al也是对硅钢磁性能最重要的合金元素之一,Al元素对钢脆性的影响程度比Si的影响程度要小。此外Al的存在可以提高硅钢中对磁感有利的组分,但考虑到加工的问题,因此Als的含量应控制在0.5%~1.0%。
N:N元素和S元素一样,会增加硅钢的铁损,因此N含量应该控制在0.005%以下。
Ti:从炼钢成本和可操作性的角度,硅钢中的Ti含量应控制在0.005%以下。
本发明的一种易酸洗硅钢板的制备方法,制备工艺流程如下:钢水冶炼工序→连铸工序→热轧工序→层流冷却→卷取工序→冷轧工序→连续退火工序→精整工序,其中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min~40min,连铸工序中控制拉速为1.1m/min~1.3m/min。
作为本发明更进一步的改进,将上述化学成分的钢水连续浇铸成厚度为50mm~90mm的连铸坯,连铸过程中使用电磁搅拌。
作为本发明更进一步的改进,连铸坯不经冷却直接入加热炉,加热炉温度控制在1050℃~1200℃,加热炉内加热及保温的总时长<3h。
作为本发明更进一步的改进,热轧工序中粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,粗轧总压下量≥80%,高压除磷≥3次,除磷水压≥20MPa。
作为本发明更进一步的改进,精轧开轧温度控制在930℃~980℃,精轧终轧温度控制在860℃~920℃,精轧总压下量≥90%,精轧结束时硅钢板带的凸度≤40μm。
作为本发明更进一步的改进,层流冷却的速度≥5℃/S,并控制硅钢板带最终温度为520℃~600℃。
作为本发明更进一步的改进,卷取温度控制在520℃~600℃,自然冷却至常温,获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢板带。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分::C≤0.005%,Si:2.0%~3.2%,Mn:0.1%~0.35%,Als:0.5%~1.0%,S≤0.005%,P≤0.04%,N≤0.005%,Ti≤0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质,其中Mn、S的含量满足Mn/S≥65;本发明中易酸洗硅钢板的硅含量较高,采用添加合适的Si、Mn、Al等元素含量,且设计Mn、S的含量满足Mn/S≥65,有利于在后续的热轧工艺中获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢热轧板带。
(2)本发明的一种易酸洗硅钢板的制备方法,钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min~40min,连铸工序中控制拉速为1.1m/min~1.3m/min,炉外精炼的时间由原先的42min~47min降低到37min~40min,同时提高连铸拉速由原先的0.9m/min~1.0m/min提升至1.1m/min~1.3m/min,有助于提高铸坯的产出速度,加快整体生产节奏,为后续轧制过程中缩短在加热炉内的加热及保温时间做准备。
(3)本发明的一种易酸洗硅钢板的制备方法,连铸坯不经冷却直接入加热炉,加热炉温度控制在1050℃~1200℃,加热炉内加热及保温的总时长<3h。目前常规的连铸坯在加热炉内的时间是3h-4h,而本发明中连铸坯在小加热炉内加热及保温的总时长<3h,减少连铸坯在加热炉内的加热及保温时间,不仅能够有效降低连铸坯表面氧化程度,进而减少连铸坯表面氧化铁皮的厚度,还能够节能降本。
(4)本发明的一种易酸洗硅钢板的制备方法,热轧工序中粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,由于硅钢带的Si含量要求为2.0%,随着Si含量的增加,在粗轧和精轧过程中都可以有效缓解硅钢带表面的二次氧化行为,但当粗轧和精轧的温度>1000℃时,这种缓解效果逐步减弱。试验研究表明,当粗轧的温度超过980℃,硅钢带表面氧化程度增加,硅钢带内层氧化形成硅酸亚铁,通过外表面的机械手段无法去除,因此控制粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,能够在粗轧过程中需要获得较多的有利组织结构,并且工序之间存在极强的遗传性,即粗轧形成的有利组织结构会遗传到精轧。同时由于700℃~900℃为钢铁氧化行为的敏感区,避开此温度区可以有效降低硅钢带表面的氧化层厚度。由于粗轧终轧温度是通过轧制速度来控制,轧制速度越低,粗轧控制温度就越低,在加热炉内加热及保温时间也可以适当缩短,相互配合,形成一条流畅的生产线。
(5)本发明的一种易酸洗硅钢板的制备方法,卷取温度控制在520℃~600℃,自然冷却至常温,获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢板带,采用低温卷取避开了氧化阶段,可以有效降低钢带卷取降温过程中的氧化行为,降低硅钢带表面氧化层的厚度。同时由于精轧过程中终轧温度一般要求>860℃,硅钢带从860℃以上的高温迅速降温至600℃以下,能够保护硅钢带内部的有利组织结构得到充分遗传,提高后续硅钢产品的质量。
附图说明
图1为实施例1中热轧带钢表面的氧化层厚度;
图2为实施例1中热轧带钢酸洗后的表面质量;
图3为实施例2中热轧带钢表面的氧化层厚度;
图4为实施例2中热轧带钢酸洗后的表面质量;
图5为实施例3中热轧带钢表面的氧化层厚度;
图6为实施例3中热轧带钢酸洗后的表面质量;
图7为对比例1中带钢表面的氧化层厚度;
图8为对比例1中带钢酸洗后的表面质量。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C:0.005%,Si:2.0%,Mn:0.35%,Als:0.5%,S:0.005%,P:0.04%,N:0.005%,Ti:0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质,其中Mn、S的含量满足Mn/S≥65。由于本实施例的易酸洗硅钢板的硅含量较高,采用添加合适的Si、Mn、Al等元素含量,且设计Mn、S的含量满足Mn/S≥65,有利于在后续的热轧工艺中获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢热轧板带。
本实施例的一种易酸洗硅钢板的制备方法,制备工艺流程如下:钢水冶炼工序→连铸工序→热轧工序→层流冷却→卷取工序→冷轧工序→连续退火工序→精整工序,其中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min~40min,连铸工序中控制拉速为1.1m/min~1.3m/min,炉外精炼的时间由原先的42min~47min降低到37min~40min,同时提高连铸拉速由原先的0.9m/min~1.0m/min提升至1.1m/min~1.3m/min,有助于提高铸坯的产出速度,加快整体生产节奏,为后续轧制过程中缩短在加热炉内的加热及保温时间做准备。具体地,本实施例中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min,连铸工序中控制拉速为1.3m/min。
本实施例中连铸工序是将上述化学成分的钢水连续浇铸成厚度为50mm~90mm的连铸坯,连铸过程中使用电磁搅拌。具体地,本实施例中连铸坯的厚度为50mm。
本实施例中连铸坯不经冷却直接入加热炉,加热炉温度控制在1050℃~1200℃,加热炉内加热及保温的总时长<3h。目前常规的连铸坯在加热炉内的时间是3h-4h,而本实施例中连铸坯在小加热炉内加热及保温的总时长<3h,减少连铸坯在加热炉内的加热及保温时间,不仅能够有效降低连铸坯表面氧化程度,进而减少连铸坯表面氧化铁皮的厚度,还能够节能降本。具体地,本实施例中连铸坯不经冷却直接入加热炉,加热炉的温度为1050℃,加热炉内加热及保温的总时长为170min。
本实施例中热轧工序中粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,粗轧总压下量≥80%,高压除磷≥3次,除磷水压≥20MPa。由于本实施例中硅钢带的Si含量要求为2.0%,随着Si含量的增加,在粗轧和精轧过程中都可以有效缓解硅钢带表面的二次氧化行为,但当粗轧和精轧的温度>1000℃时,这种缓解效果逐步减弱。试验研究表明,当粗轧的温度超过980℃,硅钢带表面氧化程度增加,硅钢带内层氧化形成硅酸亚铁,通过外表面的机械手段无法去除,因此控制粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,能够在粗轧过程中需要获得较多的有利组织结构,并且工序之间存在极强的遗传性,即粗轧形成的有利组织结构会遗传到精轧。同时由于700℃~900℃为钢铁氧化行为的敏感区,避开此温度区可以有效降低硅钢带表面的氧化层厚度。由于粗轧终轧温度是通过轧制速度来控制,轧制速度越低,粗轧控制温度就越低,在加热炉内加热及保温时间也可以适当缩短,相互配合,形成一条流畅的生产线。本实施例中精轧开轧温度控制在930℃~980℃,精轧终轧温度控制在860℃~920℃,精轧总压下量≥90%,精轧结束时硅钢板带的凸度≤40μm。精轧终轧温度大于860℃,能够有效降低硅钢带表面的氧化程度,且尽量避开700℃~900℃的钢铁氧化行为的敏感区,也能够有效降低硅钢带表面的氧化层厚度。具体地,本实施例中粗轧终轧温度控制在980℃,粗轧总压下量为80%,高压除磷4次,除磷水压25MPa,精轧开启温度950℃,精轧终轧温度920℃,精轧总压下量为90%,热轧成品的硅钢带凸度为40μm。
本实施例中层流冷却的速度≥5℃/S,并控制硅钢板带最终温度为520℃~600℃。本实施例中卷取温度控制在520℃~600℃,自然冷却至常温,获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢板带。一般高温卷取的目的是提高硅钢的磁感,而本实施例中钢种Si含量为2.0%,冷轧工序需常化处理,因此卷取温度可以不做要求,采用低温卷取即可满足要求,且低温卷取避开了氧化阶段,可以有效降低钢带卷取降温过程中的氧化行为,降低硅钢带表面氧化层的厚度。同时由于上述精轧过程中终轧温度一般要求>860℃,硅钢带从860℃以上的高温迅速降温至600℃以下,能够保护硅钢带内部的有利组织结构得到充分遗传,提高后续硅钢产品的质量。具体地,本实施例中层流冷却的速度5℃/S,卷取温度为600℃,自然冷却至常温后,获得氧化铁皮厚度均值为4.64μm的硅钢带,如图1所示,将硅钢带放置在浓度为140g/L~200g/L的酸液中,酸洗速度为28m/min,酸洗结束后,硅钢带表面较白,如图2所示,即表示酸洗效果良好。
实施例2
本实施例的一种易酸洗硅钢板,与实施例1基本相同,其不同之处在于,本实施例中的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C:0.003%,Si:2.3%,Mn:0.20%,Als:0.60%,S:0.003%,P:0.03%,N:0.004%,Ti:0.003%,其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其生产步骤:按上述化学成分冶炼纯净的钢水经铸机连铸成厚度为60mm的铸坯,其中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在40min,连铸工序中控制拉速为1.3m/min。本实施例中铸坯直接热装入炉,加热炉内的温度为1140℃,保温时间150min,粗轧终轧温度控制在950℃,粗轧总压下量为80%,高压除磷3次,除磷水压30MPa,精轧开启温度930℃,精轧终轧温度860℃,精轧总压下量为90%,热轧成品的硅钢带凸度为35μm,层流冷却的速度为10℃/S,卷取温度控制在520℃,自然冷却至常温后,获得氧化铁皮厚度均值为5.82μm的硅钢带,如图3所示,将硅钢带放置在浓度为140g/L~200g/L的酸液中,酸洗速度为35m/min,酸洗结束后,硅钢带表面较白,如图4所示,即表示酸洗效果良好。
实施例3
本实施例的一种易酸洗硅钢板,与实施例1基本相同,其不同之处在于,本实施例中的一种易酸洗硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C:0.002%,Si:3.5%,Mn:0.10%,Als:0.80%,S:0.001%,P:0.01%,N:0.002%,Ti:0.004%,其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其生产步骤:按上述化学成分冶炼纯净的钢水经铸机连铸厚度为90mm的铸坯,直接热装入炉,加热温度为1200℃,保温时间160min,粗轧终轧温度控制在960℃,压下量为85%,高压除磷3次,除磷水压25MPa,精轧开启温度950℃,精轧终轧温度890℃,精轧总压下量为95%,热轧成品的硅钢带凸度33μm,层流冷却的速度为12℃/S,卷取温度控制在580℃,自然冷却至常温后,获得氧化铁皮厚度均值为3.64μm的硅钢带,如图5所示,将硅钢带放置在浓度为140g/L~200g/L的酸液中,酸洗速度为30m/min,酸洗结束后,硅钢带表面较白,如图6所示,即表示酸洗效果良好。
对比例1
本对比例的一种硅钢板,包括以下重量百分比的组分:C:0.002%,Si:2.4%,Mn:0.20%,Als:0.60%,S:0.004,P:0.018,N:0.0030,Ti:0.0028,其余为Fe及不可避免的杂质。
本对比例的一种硅钢板的制备方法,其生产步骤:按上述化学成分冶炼纯净的钢水经铸机连铸厚度为50mm的铸坯,直接热装入炉,加热温度为1180℃,保温时间200min,粗轧终轧温度控制在1000℃,压下量为80%,高压除磷3次,除磷水压30MPa,精轧开启温度980℃,精轧终轧温度880℃,精轧总压下量为90%,热轧成品的硅钢带凸度40μm,层流冷却的速度为5℃/S,卷取温度控制在650℃,自然冷却至常温后获得氧化铁皮厚度均值为19.56μm的硅钢带,如图7所示,将硅钢带放置在浓度为140g/L~200g/L的酸液中,酸洗速度为25m/min,酸洗结束后,硅钢带表面存在明显欠酸洗现象,如图8所示,即表示酸洗效果差。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种易酸洗硅钢板,其特征在于:包括以下重量百分比的组分:C≤0.005%,Si:2.0%~3.2%,Mn:0.1%~0.35%,Als:0.5%~1.0%,S≤0.005%,P≤0.04%,N≤0.005%,Ti≤0.005%,其余为Fe及不可避免的杂质,其中Mn、S的含量满足Mn/S≥65。
2.一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:制备工艺流程如下:钢水冶炼工序→连铸工序→热轧工序→层流冷却→卷取工序→冷轧工序→连续退火工序→精整工序,其中钢水冶炼工序中炉外精炼的时间控制在37min~40min,连铸工序中控制拉速为1.1m/min~1.3m/min。
3.根据权利要求2所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:将上述化学成分的钢水连续浇铸成厚度为50mm~90mm的连铸坯,连铸过程中使用电磁搅拌。
4.根据权利要求3所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:连铸坯不经冷却直接入加热炉,加热炉温度控制在1050℃~1200℃,加热炉内加热及保温的总时长<3h。
5.根据权利要求4所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:热轧工序中粗轧终轧温度控制在950℃~980℃,粗轧总压下量≥80%,高压除磷≥3次,除磷水压≥20MPa。
6.根据权利要求5所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:精轧开轧温度控制在930℃~980℃,精轧终轧温度控制在860℃~920℃,精轧总压下量≥90%,精轧结束时硅钢板带的凸度≤40μm。
7.根据权利要求6所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:层流冷却的速度≥5℃/S,并控制硅钢板带最终温度为520℃~600℃。
8.根据权利要求7所述的一种易酸洗硅钢板的制备方法,其特征在于:卷取温度控制在520℃~600℃,自然冷却至常温,获得氧化铁皮厚度≤10μm的易酸洗硅钢板带。
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