CN114164375A - 一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带及其制造方法，本发明中的冷轧钢带含磷量低并利用同一罩式炉设备进行了高温再结晶退火及去应力退火，实现了低铁损、高磁感、低硬度无取向硅钢冷轧钢带的生产，实现了利用低的设备投资，生产更高牌号的无取向硅钢冷轧钢带。
Description
技术领域
本发明属于轧钢生产技术领域，涉及一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带及其制造方法。
背景技术
硅钢是指Si含量为0.5 %～4.5%低碳硅铁合金通称，无取向硅钢的晶粒生长呈随机性，无统一的方向性，其主要用于电机、发电机和变压器的铁心，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。硅钢近年来的竞争越来越激烈，电机制造业为了进一步降低自身加工成本，要求硅钢原料不仅有更低的铁损，同时还要求更低的硬度。低铁损可降低电机的能耗指标，低硬度可提升电机铁芯在加工过程中冲片、叠装过程所需要的中高速冲床的寿命，大幅降低模具的维护成本、提高生产效率。因此，低硬度成为中低牌号无取向硅钢铁损、磁感后又一重要指标，一般要求维氏硬度不超过110HV。
采用CSP流程生产冷轧无取向硅钢，从节能降耗、提高产品质量等方面都具有流程内在的优势，更易提升磁性能，因此需要开发高品质的无取向硅钢。
国内外无取向硅钢冷轧钢带的传统生产工艺为：
高炉铁水→转炉冶炼→RH精炼→CSP连铸连轧→酸洗→冷轧→连续退火→涂层。
国内外采用罩式炉退火工艺生产无取向硅钢冷轧钢带较少，即使个别硅钢生产钢厂能够采用罩式炉生产低牌号无取向硅钢冷轧钢带，但成品铁损高、磁感低、硬度高且生产成本高。
目前公开号为CN111593262A的一种低成本无涂层无取向硅钢及其生产方法中虽提供了罩式炉退火工艺生产无涂层无取向硅钢的方法，但其成分中P含量达到0.050%～0.085%，需要在冶炼工艺加入一定量的磷铁来满足成品P的要求,其冶炼成本明显升高，并且实施例铁损值仅为7.199W/kg～7.024W/kg，磁极化强度1.705T～1.731T，仅能满足GB/T2521-2016中规定的50W800磁性能及工艺性能的要求。
发明内容
本发明的目的在针对现有技术存在的问题，提供一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带及其制造方法。
为此，本发明采取如下技术方案：
一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带，所述冷轧钢带的化学成分按质量百分比计为：P：0.015%～0.025%，C：0.0022～0.0035%，Si：0.976～1.02%，Mn：0.301～0.325%，S≤0.0025%，Als：0.3240～0.3665%，Ti≤0.0025%，N：≤0.0035%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
本发明还提供了一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，包括以下步骤：
（1）铁水预处理：对铁水进行RH精炼；
（2）铁水连铸连轧：对精炼后的铁水进行CSP连铸连轧，得到热钢带卷；
（3）热钢带卷酸洗冷连扎：对热钢带卷进行酸洗，用五机架轧机在毛辊模式下进行冷轧，得到钢带卷；
（4）钢带再结晶退火：将冷轧后的钢带卷置入罩式炉中进行再结晶退火，再结晶退火包括加热段、保温段和冷却段，所述保温段冷点温度为820℃，热点温度为845℃；
（5）钢带卷平整：对钢带卷进行平整，平整压下率为0.1-0.3%；
（6）钢带卷去应力退火：将平整后的钢带卷置入罩式炉进行去应力退火，去应力退火包括加热段、保温段和冷却段，所述保温段冷点温度为320℃，热点温度为360℃。
进一步地，所述步骤（3）中，总压下率不大于3%。
进一步地，所述步骤（3）中五机架冷轧机工作辊表面粗糙度小于0.5μm。
进一步地，所述步骤（4）中，加热段采用100℃/h的加热速率将钢带卷加热至625℃并保温10h，然后采用50℃/h的加热速率将钢带卷加热至845℃，保温段保温时间为20h，冷却段先以20℃/h缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，最后采用水冷模式，冷却至80℃出炉。
进一步地，所述步骤（5）中采用湿平整，压下率为0.2%。
进一步地，所述步骤（6）中，加热段将钢带卷加热至360℃，保温段时间为4h，冷却段更换冷却罩，用水冷方式冷却至80℃出炉。
本发明的有益效果在于：
（1）采用低P控制，可高效降低P的固溶强化效果，实现在磁性能指标较小损失的情况下，大幅降低无取向硅钢冷轧钢带硬度，能够满足维氏硬度≤110HV的要求，获得低成本、低硬度无取向硅钢冷轧钢带。
（2）采用罩式炉再结晶退火进行高温退火，分段控制加热速度、冷却速度，使退火钢带晶粒尺寸大、铁损低，同时实现了罩式炉退火整卷磁性能均匀，厚度为0.5mm钢带罩式炉退火表面无粘接缺陷的特点，相较于罩式炉低温退火及连续退火生产方法，低铁损、高磁感，磁性能均匀。
（3）采用超低平整压下率，同时平整后采用罩式炉去应力退火，保证了无取向硅钢冷轧钢带板形优良，同时解决了平整工艺导致的铁损升高问题。
附图说明
图1为实施例1中钢带去应力退火前、后组织及小角度晶界分布图对比图；
图2为实施例2中钢带去应力退火前、后组织及小角度晶界分布图对比图；
图3为实施例3中钢带去应力退火前、后组织及小角度晶界分布图对比图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明：
实施例1
一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带，所述冷轧钢带的化学成分按质量百分比计为：P：0.0248%，C：0.0022%，Si：1.02%，Mn：0.325%，S：0.0025%，Als：0.3260%，Ti：0.0025%，N：0.0026%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
上述一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，包括以下步骤：
（1）铁水预处理：对铁水进行RH精炼，其对铁水脱氢以及脱氮，降低铁水内的氢和氮含量。
（2）铁水连铸连轧：对精炼后的铁水进行CSP连铸连轧，得到规格为2.30*1220mm的热钢带卷。
（3）热钢带卷酸洗冷连扎：首先采用闪光焊机对热卷进行焊接，以便于后续的操作，焊接完成后对热钢带卷进行酸洗，最后采用五机架轧机在毛辊模式下进行冷轧，得到冷轧钢带卷，冷轧一共进行五道次，总压下率为3%，其中，五机架冷轧机工作辊表面粗糙度为0.5μm，可使轧硬硅钢表面达到光面要求，同时具有良好的板型及较小的边部厚度减薄量。
（4）钢带再结晶退火：将冷轧后的钢带卷置入罩式炉中进行再结晶退火，再结晶退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段的加热速率为100℃/h，抑制不利织构的生长，当钢带卷的温度到达625℃时停止加热并保温10h，然后在以50℃/h的加热速率将钢带卷加热至845℃完成加热段；保温段保温20h，保温段的冷点温度为820℃，热点温度为845℃，冷热点温差为20℃，其可解决罩式退火整个钢卷不同位置磁性能差异大的问题，冷却段先以20℃/h的冷却速率，将钢带卷缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，最后采用水冷模式，冷却至80℃出炉完成再结晶退火操作。
（5）钢带卷平整：对钢带卷采用湿平整，压下率为0.2%，其目的在于降低硅钢退火钢带硬化层厚度，减小平整工艺导致组织中小角度晶界占比上升而使铁损升高的影响。
在钢带卷平整后对钢带的各项磁性能进行检测其结果如下：
最大比总损耗P1.5/50：6.5092 W/Kg，最小磁极化强度J5000：1.69347 T 。
（6）钢带去应力退火：将平整后的钢带卷置入罩式炉进行去应力退火，去应力退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段将钢带快速加热至360℃；保温段将钢带保温4h，冷点温度为320℃，热点温度为360℃；冷却段更换冷却罩，用水冷方式冷却至80℃出炉，制成硅钢带，去应力退火的目的在于去除组织中因平整工艺产生的大量小角度晶界，从而进一步降低铁损。
经过检测应力退火后钢带卷的各项磁性能如下：
最大比总损耗P1.5/50：5.9282W/Kg、最小磁极化强度J5000：1.71262 T ，屈服强度Rel：232MPa，抗拉强度Rm：398MPa，延伸率：35%，维氏硬度107HV。
此外通过图1可看出去应力退火前因平整工艺组织内产生大量小角度晶界，小角度晶界占比异常高，去应力退火后大量小角度晶界消失。
实施例2
一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带，所述冷轧钢带的化学成分按质量百分比计为：P：0.0194%，C：0.0032%，Si：0.993%，Mn：0.301%，S：0.0033%，Als：0.366%，Ti：0.0018%，N：0.0021%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
本实施例中的低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，包括以下步骤：
（1）铁水预处理：对铁水进行RH精炼。
（2）铁水连铸连轧：对精炼后的铁水进行CSP连铸连轧，得到规格为2.30*1220mm的热钢带卷。
（3）热钢带卷酸洗冷连扎：首先采用闪光焊机对热卷进行焊接，以便于后续的操作，焊接完成后对热钢带卷进行酸洗，最后采用五机架轧机在毛辊模式下进行冷轧，得到冷轧钢带卷，冷轧一共进行五道次，总压下率为3%，其中，五机架冷轧机工作辊表面粗糙度为0.5μm。
（4）钢带再结晶退火：将冷轧后的钢带卷置入罩式炉中进行再结晶退火，再结晶退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段的加热速率为100℃/h，当钢带卷的温度到达625℃时停止加热并保温10h，然后在以50℃/h的加热速率将钢带卷加热至845℃完成加热段；保温段保温20h，保温段的冷点温度为820℃，热点温度为845℃，冷却段先以20℃/h的冷却速率，将钢带卷缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，最后采用水冷模式，冷却至80℃出炉完成再结晶退火操作。
（5）钢带卷平整：对钢带卷采用湿平整，压下率为0.2%。
在钢带卷平整后对钢带的各项磁性能进行检测其结果如下：
最大比总损耗P1.5/50：6.4685 W/Kg，最小磁极化强度J5000：1.69012 T。
（6）钢带去应力退火：将平整后的钢带卷置入罩式炉进行去应力退火，去应力退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段将钢带快速加热至360℃；保温段将钢带保温4h，冷点温度为320℃，热点温度为360℃；冷却段更换冷却罩，用水冷方式冷却至80℃出炉，制成硅钢带。
经过检测应力退火后钢带卷的各项磁性能如下：
最大比总损耗P1.5/50： 5.9215 W/Kg，最小磁极化强度J5000：1.70771 T，屈服强度Rel：226MPa，抗拉强度Rm：393MPa，延伸率：35.5%，维氏硬度102HV。
此外通过图2可看出去应力退火前因平整工艺组织内产生大量小角度晶界，小角度晶界占比异常高，去应力退火后大量小角度晶界消失。
实施例3
一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带，所述冷轧钢带的化学成分按质量百分比计为：P：0.0160%，C：0.0029%，Si：0.976%，Mn：0.321%，S：0.0030%，Als：0.324%，Ti：0.0023%，N：0.0029%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
（1）铁水预处理：对铁水进行RH精炼。
（2）铁水连铸连轧：对精炼后的铁水进行CSP连铸连轧，得到规格为2.30*1220mm的热钢带卷。
（3）热钢带卷酸洗冷连扎：首先采用闪光焊机对热卷进行焊接，以便于后续的操作，焊接完成后对热钢带卷进行酸洗，最后采用五机架轧机在毛辊模式下进行冷轧，得到冷轧钢带卷，冷轧一共进行五道次，总压下率为3%，其中，五机架冷轧机工作辊表面粗糙度为0.5μm。
（4）钢带再结晶退火：将冷轧后的钢带卷置入罩式炉中进行再结晶退火，再结晶退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段的加热速率为100℃/h，当钢带卷的温度到达625℃时停止加热并保温10h，然后在以50℃/h的加热速率将钢带卷加热至845℃完成加热段；保温段保温20h，保温段的冷点温度为820℃，热点温度为845℃，冷热点温差为20℃，冷却段先以20℃/h的冷却速率，将钢带卷缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，最后采用水冷模式，冷却至80℃出炉完成再结晶退火操作。
（5）钢带卷平整：对钢带卷采用湿平整，压下率为0.2%。
在钢带卷平整后对钢带的各项磁性能进行检测其结果如下：
最大比总损耗P1.5/50：6.4415 W/Kg，最小磁极化强度J5000：1.68669 T 。
（6）钢带去应力退火：将平整后的钢带卷置入罩式炉进行去应力退火，去应力退火包括加热段、保温段和冷却段，具体地，加热段将钢带快速加热至360℃；保温段将钢带保温4h，冷点温度为320℃，热点温度为360℃；冷却段更换冷却罩，用水冷方式冷却至80℃出炉，制成硅钢带。
经过检测应力退火后钢带卷的各项磁性能如下：
最大比总损耗P1.5/50： 5.8637 W/Kg，最小磁极化强度J5000：1.70579 T, 屈服强度Rel：224MPa，抗拉强度Rm：395MPa，延伸率：35%，维氏硬度103HV。
此外通过图3可看出去应力退火前因平整工艺组织内产生大量小角度晶界，小角度晶界占比异常高，去应力退火后大量小角度晶界消失。
本发明实施例1～3满足国标GB/T 2521.1-2016中50W600牌号的要求，同时本发明中提供的无取向硅钢冷轧钢带维氏硬度仅为102-107HV，满足电机制造业对硬度小于等于110HV的要求，对降低电机制造业模具维护成本有明显的优势。
Claims (7)
1.一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带，其特征在于，所述冷轧钢带的化学成分按质量百分比计为：P：0.015%～0.025%，C：0.0022～0.0035%，Si：0.976～1.02%，Mn：0.301～0.325%，S≤0.0025%，Als：0.3240～0.3665%，Ti≤0.0025%，N：≤0.0035%，余量为Fe和Ca以及不可避免的杂质。
2.一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）铁水预处理：对铁水进行RH精炼；
（2）铁水连铸连轧：对精炼后的铁水进行CSP连铸连轧，得到热钢带卷；
（3）热钢带卷酸洗冷连扎：对热钢带卷进行酸洗，用五机架轧机在毛辊模式下进行冷轧，得到钢带卷；
（4）钢带卷再结晶退火：将冷轧后的钢带卷置入罩式炉中进行再结晶退火，再结晶退火包括加热段、保温段和冷却段，所述保温段冷点温度为820℃，热点温度为845℃；
（5）钢带卷平整：对钢带卷进行平整，得到钢带，平整压下率为0.1-0.3%；
（6）钢带去应力退火：将平整后的钢带卷置入罩式炉进行去应力退火，去应力退火包括加热段、保温段和冷却段，所述保温段冷点温度为320℃，热点温度为360℃。
3.根据权利要求2所述的一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中，总压下率不大于3%。
4.根据权利要求2所述的一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中五机架冷轧机工作辊表面粗糙度小于0.5μm。
5.根据权利要求2所述的一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤（4）中，加热段采用100℃/h的加热速率将钢带卷加热至625℃并保温10h，然后采用50℃/h的加热速率将钢带卷加热至845℃，保温段保温时间为20h，冷却段先以20℃/h缓慢冷却至580℃，然后将加热罩更换为冷却罩采用风冷模式进行风冷，冷却至380℃，最后采用水冷模式，冷却至80℃出炉。
6.根据权利要求2所述的一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤（5）中采用湿平整，压下率为0.2%。
7.根据权利要求2所述的一种低硬度无取向硅钢冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述步骤（6）中，加热段将钢带卷加热至360℃，保温段保温时间为4h，冷却段更换冷却罩，用水冷方式冷却至80℃出炉。
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