CN113073186A - 改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无取向硅钢生产技术领域，公开了一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，包括如下步骤：A)含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分(wt,％)：Si：2.0～3.5％，Als≤1.5％，Cu：1～3％，其他为Fe,Als,Mn以及不可避免的杂质元素，对热轧卷进行常化酸洗处理，常化温度T_常满足：T_常≤1620‑(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃；B)将常化后的热轧卷在电磁感应加热炉内进行加热；C)在冷轧机组开卷机进行开卷，冷轧第一道次开卷温度T_冷轧满足：1.5×(Si+Cu)％×10³‑T_室温≤T_冷轧≤40+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃，式中，T_室温为室温；D)按照4‑6道次冷轧到目标厚度。本发明改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，在采用传统常化工艺路线，保证较高的强度和磁性水平前提下，改善冷轧质量，提高成品成材率。

Description

改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法

技术领域

本发明涉及无取向硅钢生产技术领域，具体涉及一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法。

背景技术

随着电气驱动技术的发展，转子在向高速化方向发展，要求转子用无取向硅钢板具有高的屈服强度。因此，为满足新能源汽车行业的发展需求，需要开发低铁损、高磁感、高强度的无取向硅钢。在冷轧钢板中，一般采用固溶强化、析出强化、相变强化、细晶强化、位错强化等方法来提高强度。

目前有很多关于含Cu高强度无取向硅钢的技术报道，其核心点在于利用纳米Cu析出强化的作用，使纳米Cu析出的数量增多、尺寸减小，在几乎不影响磁性能的同时使强度大幅度提高。

现有含Cu高强度冷轧无取向硅钢及制造方法中，通过传统高牌号无取向硅钢流程生产往往面临冷轧轧制困难，特别是大量的Cu会使热轧板或常化板的硬度和脆性变大，现有专利技术常化温度高，常化组织粗大，导致常化卷塑性差，在第一道次开卷轧制起步或轧制过程中极有可能发生明显边裂甚至断带的情况，因此现有技术普遍存在轧制风险高，可生产性差的问题。通过Ni的添加提高合金含量虽然会降低铁损，提高屈服强度，但是省去了常化工艺同样会不同程度造成成品表面瓦楞状等缺陷出现，而且不利于磁性的进一步改善。

关于含Cu高强度无取向硅钢的生产方法，国内外相关技术如下：

中国专利(公开日：2017年01月04日、公开号：CN106282781A)公开了一种基于纳米Cu析出强化制备高强度无取向硅钢的方法，通过添加0.5％-2.0％Cu和0.3％-2.0％Ni以及经过薄带铸轧工艺生产的高强度无取向硅钢性能如下：磁感强度B₅₀₀₀为1.67-1.74T,铁损P_1.0/400为22.5-31.5W/kg,屈服强度Rp_0.2为640-750MPa,抗拉强度为700-850MPa。虽然此专利的力学性能和磁感强度较高，但高频铁损较高以及薄板铸轧技术在目前工业生产中难以实现。

中国专利(公开日：2017年04月20日、公开号：CN107130169A)公开了一种高强度含铜冷轧无取向硅钢及制造方法，提供一种高强度含铜冷轧无取向硅钢及制造方法，该硅钢成分为：0.001-0.0015wt％C、2.5-3.0wt％Si、0.8-1.0wt％Al、0.5-0.8wt％Mn、1.5-2.0wt％Cu、0.75-1.5wt％Ni、Nb≤0.005wt％，余为Fe及不可避免的不纯物，通过控制二次冷轧压下量、退火工艺以及时效工艺，从而使无取向硅钢的磁感强度、铁损以及屈服强度达到平衡。该发明开发的钢种经过上述冷轧、退火及时效工艺处理后，磁感强度B₅₀₀₀为1.64-1.66T，铁损P_1.0/50为2.5-3.5W/kg，P_1.0/400为20.04-25.04W/kg，下屈服强度R_eL为750-810MPa，抗拉强度Rm为800-870MPa，延伸率为15％-20％。其热轧卷常化采用980-1030℃的高温，在获得粗大晶粒的同时也增加了冷轧断带风险，其也没有提及如何改善冷轧轧制性。

中国专利(公开日：2011年04月06日、公开号：CN102007226A)公开了一种高强度无方向性电磁钢板及其制造方法，涉及一种高强度无方向性电磁钢板，其Cu:0.5％-3.0％，其主要工序为：通过进行所述钢的热轧得到热轧板，进行所述热轧板的酸洗；通过进行所述热轧板的冷轧而得到冷轧板，进行所述冷轧板的最终退火。接着，通过进行所述热轧板的冷轧而得到冷轧板的工序；以及进行所述冷轧板的最终退火的工序。由于其不经过常化工艺，在Si,Cu合金含量较高的情况下成品表面会出现瓦楞状等缺陷。

日本专利(公开号：JP2005-240150A)公开了一种低铁损高强度无方向性电磁钢板及其制造方法，涉及一种低铁损高强度无方向性电磁钢板及其制造方法，Si:≤4.5％，Cu:0.35-4.0％，其热轧后直接进行冷轧，然后进行成品退火，最后进行时效热处理。由于其不经过常化工艺，在Si、Cu合金含量较高的情况下成品表面会出现瓦楞状等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，在采用传统常化工艺路线，保证较高的强度和磁性水平前提下，改善冷轧质量，提高成品成材率。

为实现上述目的，本发明所设计的一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，包括如下步骤：

A)含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分(wt,％)：Si：2.0～3.5％，Als≤1.5％，Cu：1～3％，其他为Fe,Als,Mn以及不可避免的杂质元素，对热轧卷进行常化酸洗处理，常化温度T_常满足：

T_常≤1620-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃；

B)将常化后的热轧卷在电磁感应加热炉内进行加热；

C)在冷轧机组开卷机进行开卷，冷轧第一道次开卷温度T_冷轧满足：1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤40+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃，式中，T_室温为室温；

D)按照4-6道次冷轧到目标厚度。

优选地，所述步骤A)中，1500-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴≤T_常≤1620-1.1×(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃。

优选地，所述步骤C)中，10+1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤20+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃。

本发明改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法的原理如下：

对于高牌号无取向硅钢，特别是对于固溶合金元素含量较高的无取向硅钢，热轧板常化后的晶粒过大会导致常化板延伸率下降，韧性变差，而控制常化温度，优化常化板晶粒尺寸可以避免因晶粒过大造成轧制时脆断，因此本发明提出：

T_常≤1620-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，

考虑到保证一定高的常化温度有助于改善磁性，因此进一步优选1500-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴≤T_常≤1620-1.1×(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴。

另外，对于高牌号无取向硅钢，特别是对于固溶合金元素(Si、Cu)含量较高的无取向硅钢，即使是在优化常化温度保证其合适的晶粒尺寸前提条件下，如若常化板板形或边部质量不佳，其冷轧加工韧性仍然较差，在冷轧时通过预热使钢板温度升高，可以提高钢板塑形，避开韧脆转变点，降低边裂，减少轧制断带。

考虑到冷轧钢卷预热后开开卷和轧制过程中自身会向周围空气辐射热量，由于添加了高导热的Cu元素，其散热能力更强，同时钢板与周围空气的温差还会导致热量的对流，温差越大对流热量越大，钢卷温度变化越快。因此本发明提出预热后的开卷轧制温度应当大于1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温，进一步优选10+1.5×(Si+Cu)％×10³-T室温。

但冷轧预热温度并不是越高越好，温度升高可能会带来其他不利的影响。在过高的温度下对无取向硅钢进行拉伸变形时，位错滑移会拖曳柯垂尔气团随之迁移，造成了随温度升高延伸率下降，且屈服强度的降幅减缓的现象，同样会导致冷轧边裂大，甚至出现断带。而且开轧温度过高，还会因轧制过程中的变形热和摩擦热导致钢带温度升高，与此同时钢带自身的辐射热，以及与周围空气的交换热会导致钢板温度波动较大，从而使材料力学性能不稳定，钢带温度升高到材料力学性能反常区间，轧制力较大波动，轧制不稳定，板形较差。因此本发明提出开卷轧制温度不高于40+2×(Si+Cu)％×10³，优选开卷轧制温度不高于20+2×(Si+Cu)％×10³。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：根据热轧卷化学成分，特别是Si、Als和Cu含量，调整优化了常化均热温度，同时根据Si、Cu含量优化调整了冷轧开卷轧制温度，改善了含Cu高强度无取向硅钢的冷轧轧制性，特别是对于板型和边部质量不稳定的热轧来料，在常化机组不剪边处理的情况下直接预热后进行冷轧，降低了其冷轧边裂或断带风险，改善了冷轧质量，提高了成品成材率。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，包括如下步骤：

A)含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分(wt,％)：Si：2.0～3.5％，Als≤1.5％，Cu：1～3％，其他为Fe,Als,Mn以及不可避免的杂质元素，对热轧卷进行常化酸洗处理，常化温度T_常满足：

T_常≤1620-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃；

B)将常化后的热轧卷在电磁感应加热炉内进行加热；

C)在冷轧机组开卷机进行开卷，冷轧第一道次开卷温度T_冷轧满足：1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤40+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃，式中，T_室温为室温；

D)按照4-6道次冷轧到目标厚度。

其中，骤A)中，1500-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴≤T_常≤1620-1.1×(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃，步骤C)中，10+1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤20+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃。

实施例1

含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分如表1所示,其余为Fe以及不可避免的杂质元素。

表1热轧卷主要合金成分(wt,％)

Si	Als	Mn	Cu	P
					3.10	0.90	0.25	1.50	0.015

热轧卷不剪边直接进入常化退火炉，采用不同的常化温度进行处理，随后进行酸洗，在电磁感应加热炉内进行加热，随后在二十辊轧可逆冷轧机进行冷轧，室温为10℃，经过4道次冷轧到0.35mm。常化温度及冷轧钢卷预热后的开卷温度，以及对应轧制情况见表2。

表2发明例及对比例工艺及对应结果

表2中，发明例为温度范围在本实施例范围中，对比例为超出本实施例的温度范围(下同)。

本实施例中常化温度≤960℃，冷轧开卷温度59～132℃，冷轧顺利完成，且边裂轻微或无明显裂纹。发明例7，8为优选工艺参数，840℃≤常化温度≤894℃，冷轧开卷温度69-112℃，冷轧顺利，无明显边裂，板形情况良好，其相对于发明例5，6常化温度更高，因此其成品磁性更优，表面质量更好，相对于发明例1-5边部质量更佳。

实施例2

含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分如表3所示,其余为Fe以及不可避免的杂质元素。

表3热轧卷主要合金成分(wt,％)

Si	Als	Mn	Cu	P
					2.80	0.50	0.45	2.50	0.018

热轧卷不剪边直接进入常化退火炉，采用不同的常化温度进行处理，随后进行酸洗，在电磁感应加热炉内进行加热，随后在二十辊可逆冷轧机进行冷轧，室温为30℃，经过5道次冷轧到0.30mm。常化温度及冷轧钢卷预热后的开卷温度，以及对应轧制情况见表4。

表4实施例及对比例工艺及对应结果

本实施例中常化温度≤925℃，冷轧开卷温度50-146℃，冷轧顺利完成，且边裂轻微或无明显裂纹。发明例7，8为优选工艺参数，805℃≤常化温度≤856℃，冷轧开卷温度60～126℃，冷轧顺利，无明显边裂，板形情况良好，其相对于发明例6常化温度更高，因此其成品磁性更优，表面质量更好，相对于发明例1-5边部质量更佳。

实施例3

含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分如表5所示,其余为Fe以及不可避免的杂质元素。

表5热轧卷主要合金成分(wt,％)

Si	Als	Mn	Cu	P
					2.4	1.3	0.35	2.2	0.024

热轧卷不剪边直接进入常化退火炉，采用不同的常化温度进行处理，随后进行酸洗，在电磁感应加热炉内进行加热，随后在二十辊可逆冷轧机进行冷轧，室温为-10℃，经过5道次冷轧到0.27mm。常化温度及冷轧钢卷预热后的开卷温度，以及对应轧制情况见表6。

表6实施例及对比例工艺及对应结果

本实施例中常化温度≤975℃，冷轧开卷温度79-132℃，冷轧顺利完成，且边裂轻微或无明显裂纹。发明例7，8为优选工艺参数，855℃≤常化温度≤910℃，冷轧开卷温度89-112℃，冷轧顺利，无明显边裂，板形情况良好，其相对于发明例6常化温度更高，因此其成品磁性更优，表面质量更好，相对于发明例1-5边部质量更佳。

本发明改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，根据热轧卷化学成分，特别是Si、Als和Cu含量，调整优化了常化均热温度，同时根据Si、Cu含量优化调整了冷轧开卷轧制温度，改善了含Cu高强度无取向硅钢的冷轧轧制性，特别是对于板型和边部质量不稳定的热轧来料，在常化机组不剪边处理的情况下直接预热后进行冷轧，降低了其冷轧边裂或断带风险，改善了冷轧质量，提高了成品成材率。

Claims (3)

1.一种改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

A)含Cu高强度无取向硅钢热轧卷化学成分(wt,％)：Si：2.0～3.5％，Als≤1.5％，Cu：1～3％，其他为Fe,Als,Mn以及不可避免的杂质元素，对热轧卷进行常化酸洗处理，常化温度T_常满足：

T_常≤1620-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃；

B)将常化后的热轧卷在电磁感应加热炉内进行加热；

C)在冷轧机组开卷机进行开卷，冷轧第一道次开卷温度T_冷轧满足：1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤40+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃，式中，T_室温为室温；

D)按照4-6道次冷轧到目标厚度。

2.根据权利要求1所述改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，其特征在于：所述步骤A)中，1500-(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴≤T_常≤1620-1.1×(0.5Als+1.5Si+Cu)％×10⁴，单位℃。

3.根据权利要求1所述改善含Cu高强度无取向硅钢冷轧质量的方法，其特征在于：所述步骤C)中，10+1.5×(Si+Cu)％×10³-T_室温≤T_冷轧≤20+2×(Si+Cu)％×10³，单位℃。