CN114686769B - 一种低成本电工用冷轧钢带及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本电工用冷轧钢带及其制造方法，属于金属材料加工领域。包括重量百分比的以下成分：C≤0.0040％，Si 0.250％～0.450％，Mn 0.20％～0.40％，P0.050％～0.070％，S≤0.012％，Als 0.150％～0.350％；余量为Fe和其他残余微量元素。本发明在不添加贵重合金元素、不明显增加工业生产成本以及依托常规炼钢、热连轧、酸连轧及连续退火生产线的前提下，提供了一种全流程的制造方法：在超低碳钢的纯净成分中，设计添加适量硅、锰、磷、硫、铝等元素，通过精准的热、冷轧工艺，使电工用冷轧钢带成品晶粒充分再结晶并长大，有利织构占比增加，磁性能得到提高，板形稳定，通板厚度和宽度得以控制。

Description

一种低成本电工用冷轧钢带及其制造方法
技术领域
本发明涉及金属材料加工领域，尤其是涉及一种低成本电工用冷轧钢带及其制造方法。
背景技术
冷轧电工钢具有厚度均匀、尺寸精度高、表面光滑平整、生产工艺简单、磁感应强度和铁损高等特点，主要用于生产家用电器、微电机、小电机、镇流器和小型变压器等。低牌号无取向电工钢因其具有磁感应强度高、工艺简单以及制造成本低等特点，适于制造微型及中小型电机，可提高电机效率，降低电耗并能减小电机体积和节约电机制造用材。但现有的冷轧电工钢生产还存在产品结构不合理，产品质量不稳定、价格高等诸多问题。
电工钢客户在使用过程中最关心指标是涡流损耗(铁损)，表现为使用过程发热，目前市面上使用的最低牌号(W1300)硅钢铁损为5.2～5.8W/Kg。普通冷板铁损为12～15W/Kg，通过使用非涂层冷轧板，结合成分和工艺调整，能够将铁损控制在9W/Kg以内，替代部分低牌号硅钢产品，用于对温度不敏感的产品，如水泵(自带降温功能)、电动工具(工作时间较短)、洗衣机等小型变压器(工作时间较短)、风机(自带散热)。
CN113564489A公开了一种低牌号无取向电工钢及其制造方法，在现有的低牌号无取向电工钢成分基础上，将Al元素含量提高0.08wt.％～0.12wt.％，即在炼钢时控制板坯的成品Al含量为0.58wt.％～1.62wt.％，能够避免热轧精轧时因为相变造成轧制力波动，影响轧制稳定性。该专利提高了Al元素含量，需要投入更多的铝粒，生产成本较现有无取向电工钢成本高，容易产生炉辊结瘤和污染常规冷轧产线乳化液问题。
CN112921164A公开了一种低铁损高磁导率无取向电工钢及其生产方法，其重量百分比的化学成分为C≤0.0030％；0.10％≤Si≤1.00％；0.10％≤Mn≤0.40％；P≤0.0050％；0.50％≤Als≤1.00％；S≤0.0025％，热轧板需经常化处理，冷轧后退火前先进行碱金属盐水溶液浸泡15s再进行退火，在氮气的保护下进行二次退火，保温时间为2～2.5h。Si和Al含量高增加了合金成本，且普通产线无法做到常化，需要专门硅钢产线生产，工艺复杂，影响生产节奏，增加了生产成本。
CN103614615A公开了一种低成本冷轧无取向电工钢的制造方法，其特征在于：薄板坯的化学成分重量百分比为：C≤0.01％，0.6％≤Si≤1.0％，0.1％≤Mn≤0.3％，0.08％≤P≤0.15％，Als≤0.005％，S≤0.01％。热轧板经酸洗连轧、退火、涂层而制成0.5mm厚度的电工钢带成品。该方法Al元素含量低，使电工钢的成本下降约100元/吨，但Si元素含量高，容易产生炼钢水口堵塞、退火炉炉辊结瘤、污染乳化液问题。此外，还需要依靠涂层，多了一道生产工序，增加了生产成本。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种低成本电工用冷轧钢带及其制造方法，以解决上述问题。本发明在不添加贵重合金元素、不明显增加工业生产成本以及依托常规炼钢、热连轧、酸连轧及连续退火生产线的前提下，提供了一种全流程的制造方法：在超低碳钢的纯净成分中，设计添加适量硅、锰、磷、硫、铝等元素，通过精准的热、冷轧工艺，使电工用冷轧钢带成品晶粒充分再结晶并长大，有利织构占比增加，磁性能得到提高，板形稳定，通板厚度和宽度得以控制。
本发明技术方案如下：
一种低成本电工用冷轧钢带，包括重量百分比的以下成分：C≤0.0040％，Si0.250％～0.450％，Mn 0.20％～0.40％，P 0.050％～0.070％，S≤0.012％，Als 0.150％～0.350％；余量为Fe和其他残余微量元素。
所述电工用冷轧钢带的制备方法，包括以下步骤：(1)炼钢；(2)热连轧；(3)酸连轧；(4)连续退火；(5)平整。
所述炼钢为：入炉铁水全部KR扒渣处理，控制处理后硫的质量分数≤0.003％，后工序不添加含硫合金；转炉全程吹氩，钢包从RH破空到铸机开浇的镇静时间≥30min；连铸中间包采用超低碳覆盖剂，采用超低碳钢高铝专用保护渣，结晶器液面波动采用自动控制模式，液面波动≤±3mm，以≥0.9m/min恒拉速浇注，得到符合设计成分的连铸钢坯。
所述热连轧为：板坯加热温度1200～1260℃、在炉时间140～260min；七机架连轧，粗轧开轧温度1050～1090℃，精轧开轧温度985～1015℃，精轧终轧温度885～915℃；轧后采用后段稀疏冷却模式；投用U型卷取，头尾部40米内卷取温度710±15℃，中部680±15℃。
所述酸连轧为：酸洗槽中提前2小时添加1‰～2‰浓度的酸洗缓蚀剂，酸洗工艺速度≥100m/min，工艺段出口检查确认钢板表面无过酸洗和欠酸洗；五机架连轧，总压下率78.33％～88.0％。
所述连续退火为：退火速度≤160m/min，炉内氢含量3％～7％、氧含量≤10ppm，炉压100～400Pa；均热温度820～840℃，缓冷终点温度640～660℃，快冷终点温度440～460℃，时效终点温度345～375℃，终冷出炉温度≤155℃；
所述平整为：工作辊为镀铬辊，轧辊粗糙度(Ra)2.0～2.8μm，工作辊峰值数(Pc)90～100cm，平整液浓度3％，平整延伸率0.5％，带钢表面粗糙度(Ra)0.3～1.00μm，不符合时立即在线换辊。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种低成本电工用冷轧钢带的全流程制造方法，在超低碳钢的纯净成分中，设计添加适当配比的碳(≤0.0040％)、硅(0.250％～0.450％)、锰(0.200％～0.400％)、磷(0.050％～0.070％)、硫(≤0.012％)、酸溶铝(0.150％～0.350％)元素，并在KR脱硫和转炉工艺中保留适量的硫元素(≤0.003％)。通过提高有利元素Si元素(0.250％～0.450％)和Al元素含量(0.150％～0.350％)，可以提高再结晶组织的平均晶粒尺寸，晶粒尺寸越大，晶粒边界减少，从而使磁滞损失减小。通过控制有害S元素含量(≤0.012％)，避免钢中硫与锰形成细小MnS可强烈阻碍成品退火时的晶粒长大，从而提高硅钢磁性能。通过提高Mn元素含量(0.20％～0.40％)有利于粗化夹杂物，减少对晶界生长的阻碍作用。通过在电工钢加入0.050％～0.070％的P元素，可以强化铁素体，提高硬度，改善冲片性能。通过采用低温加热(1240℃)、低温轧制(1060℃)、终轧温度低(900℃)、高温卷取(680℃)的三低一高工艺制度，终轧后后段稀疏层流冷却，可以粗化晶粒，既有利于铁损的降低，又有利于磁感的提高。通过较高温度退火(830℃)，平均晶粒尺寸得以增大，组织较均匀，有利的旋转立方织构{100}<110>和高斯织构{110}<001>强度大，最终成品的磁性能铁损明显降低，磁感得到提高。通过尽可能低的控制连续退火速度，晶粒完成再结晶并充分长大，进一步提高磁性能。通过优选的轧辊参数和平整工艺控制，保证带钢通板表面粗糙度(Ra)0.3～1.00μm，全面提高电工用冷轧钢带成品的磁性能。
本发明依托常规炼钢、热连轧、酸连轧及连续退火生产线，在不添加贵重合金、不明显增加生产成本的前提下，以超低碳钢为基础，通过调整碳、硅、锰、磷、硫、铝等成分设计和最优的冶炼、连铸、热连轧、酸连轧、连续退火以及平整工艺一贯制控制，实现了一种电工用冷轧钢带的低成本、稳定生产，产品在具备适用磁性能的同时，还能保持良好的成型性能。本发明得到的目标电工用冷轧钢带成品抗拉强度不低于300MPa、断后延伸率A50不低于20％，铁损控制在9W/Kg以内，同板差不大于12μm，板形稳定，通板厚度和宽度得以精准控制，完全满足了下游电工钢客户对冷轧电工用钢板严苛的综合质量要求。本发明经济效益和品牌效益显著，非常适合在国内主流钢铁企业推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中电工用冷轧钢带的金相组织图。
图2是本发明实施例2中电工用冷轧钢带的金相组织图。
图3是本发明实施例3中电工用冷轧钢带的金相组织图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种低成本电工用冷轧钢带，包括重量百分比的以下成分：C 0.0024％，Si0.34％，Mn 0.32％，P 0.064％，S 0.007％，Als 0.18％；余量为Fe和其他残余微量元素。
实施例1
所述电工用冷轧钢带的制造方法如下：
(1)炼钢，入炉铁水全部KR扒渣处理，控制处理后硫的质量分数0.003％，后工序不添加含硫合金；转炉全程吹氩，钢包从RH破空到铸机开浇的镇静时间44min；连铸中间包采用超低碳覆盖剂，采用超低碳钢高铝专用保护渣，结晶器液面波动采用自动控制模式，液面波动±2.0mm，以1.2m/min恒拉速浇注，得到符合设计成分的连铸钢坯；
(2)热连轧，板坯加热温度1240℃、在炉时间234min；七机架连轧，粗轧开轧温度1083℃，精轧开轧温度1000℃，精轧终轧温度887℃；轧后采用后段稀疏冷却模式；投用U型卷取，头尾部40米内卷取温度710℃，中部678℃；
(3)酸连轧，酸洗槽中提前2小时添加1.0‰浓度的酸洗缓蚀剂，酸洗工艺速度700m/min，工艺段出口检查确认钢板表面无过酸洗和欠酸洗；五机架连轧，总压下率87.6％；
(4)连续退火，退火速度139m/min，炉内氢含量3.3％、氧含量3ppm，炉压346Pa；均热温度830℃，缓冷终点温度650℃，快冷终点温度450℃，时效终点温度362℃，终冷出炉温度148℃；
(5)平整，工作辊为镀铬辊，轧辊粗糙度(Ra)2.6μm，工作辊峰值数(Pc)95cm，平整液浓度3％，平整延伸率0.5％，带钢表面粗糙度(Ra)0.754μm，不符合时立即在线换辊。
实施例2
所述电工用冷轧钢带的制造方法如下：
(1)炼钢，入炉铁水全部KR扒渣处理，控制处理后硫的质量分数0.003％，后工序不添加含硫合金；转炉全程吹氩，钢包从RH破空到铸机开浇的镇静时间44min；连铸中间包采用超低碳覆盖剂，采用超低碳钢高铝专用保护渣，结晶器液面波动采用自动控制模式，液面波动±2.0mm，以1.2m/min恒拉速浇注，得到符合设计成分的连铸钢坯；
(2)热连轧，板坯加热温度1240℃、在炉时间233min；七机架连轧，粗轧开轧温度1068℃，精轧开轧温度996℃，精轧终轧温度891℃；轧后采用后段稀疏冷却模式；投用U型卷取，头尾部40米内卷取温度716℃，中部680℃；
(3)酸连轧，酸洗槽中提前2小时添加1.0‰浓度的酸洗缓蚀剂，酸洗工艺速度557m/min，工艺段出口检查确认钢板表面无过酸洗和欠酸洗；五机架连轧，总压下率87.6％；
(4)连续退火，退火速度139m/min，炉内氢含量3.4％、氧含量3ppm，炉压362Pa；均热温度830℃，缓冷终点温度650℃，快冷终点温度450℃，时效终点温度364℃，终冷出炉温度153℃；
(5)平整，工作辊为镀铬辊，轧辊粗糙度(Ra)2.6μm，工作辊峰值数(Pc)95cm，平整液浓度3％，平整延伸率0.5％，带钢表面粗糙度(Ra)0.729μm，不符合时立即在线换辊。
实施例3
所述电工用冷轧钢带的制造方法如下：
(1)炼钢，入炉铁水全部KR扒渣处理，控制处理后硫的质量分数0.003％，后工序不添加含硫合金；转炉全程吹氩，钢包从RH破空到铸机开浇的镇静时间44min；连铸中间包采用超低碳覆盖剂，采用超低碳钢高铝专用保护渣，结晶器液面波动采用自动控制模式，液面波动±2.0mm，以1.2m/min恒拉速浇注，得到符合设计成分的连铸钢坯；
(2)热连轧，板坯加热温度1240℃、在炉时间230min；七机架连轧，粗轧开轧温度1066℃，精轧开轧温度994℃，精轧终轧温度885℃；轧后采用后段稀疏冷却模式；投用U型卷取，头尾部40米内卷取温度696℃，中部678℃；
(3)酸连轧，酸洗槽中提前2小时添加1.0‰浓度的酸洗缓蚀剂，酸洗工艺速度687m/min，工艺段出口检查确认钢板表面无过酸洗和欠酸洗；五机架连轧，总压下率87.6％；
(4)连续退火，退火速度139m/min，炉内氢含量3.3％、氧含量3ppm，炉压386Pa；均热温度830℃，缓冷终点温度650℃，快冷终点温度450℃，时效终点温度361℃，终冷出炉温度149℃；
(5)平整，工作辊为镀铬辊，轧辊粗糙度(Ra)2.6μm，工作辊峰值数(Pc)95cm，平整液浓度3％，平整延伸率0.5％，带钢表面粗糙度(Ra)0.713μm，不符合时立即在线换辊。
对实施例1-3制得的冷轧钢带进行综合性能与同板差检测，具体如下表1和表2：
表1实施例1-3中冷轧钢带综合性能测试结果
Figure BDA0003592030570000071
表2实施例1-3冷轧钢带同板差测试结果
Figure BDA0003592030570000072
Figure BDA0003592030570000081
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，包括重量百分比的以下成分：C≤0.0040％，Si 0.250％～0.450％，Mn 0.20％～0.40％，P 0.050％～0.070％，S≤0.012％，Als0.150％～0.350％；余量为Fe和其他残余微量元素；
所述成本电工用冷轧钢带的制备方法包括以下步骤：(1)炼钢；(2)热连轧；(3)酸连轧；(4)连续退火；(5)平整；
所述热连轧为：板坯加热温度1200～1260℃、在炉时间140～260min；七机架连轧，粗轧开轧温度1050～1090℃，精轧开轧温度985～1015℃，精轧终轧温度885～915℃。
2.如权利要求1所述的低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，所述炼钢为：入炉铁水全部KR扒渣处理，控制处理后硫的质量分数≤0.003％；转炉全程吹氩，钢包从RH破空到铸机开浇的镇静时间≥30min；连铸中间包采用超低碳覆盖剂，采用超低碳钢高铝专用保护渣，结晶器液面波动采用自动控制模式，液面波动≤±3mm，以≥0.9m/min恒拉速浇注。
3.如权利要求1所述的低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，热连轧后采用后段稀疏冷却模式；投用U型卷取，头尾部40米内卷取温度710±15℃，中部680±15℃。
4.如权利要求1所述的低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，所述酸连轧为：酸洗槽中提前2小时添加1‰～2‰浓度的酸洗缓蚀剂，酸洗工艺速度≥100m/min；五机架连轧，总压下率78.33％～88.0％。
5.如权利要求1所述的低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，所述连续退火为：退火速度≤160m/min，炉内氢含量3％～7％、氧含量≤10ppm，炉压100～400Pa；均热温度820～840℃，缓冷终点温度640～660℃，快冷终点温度440～460℃，时效终点温度345～375℃，终冷出炉温度≤155℃。
6.如权利要求1所述的低成本电工用冷轧钢带，其特征在于，所述平整为：工作辊为镀铬辊，轧辊粗糙度2.0～2.8μm，工作辊峰值数90～100cm，平整液浓度3％，平整延伸率0.5％，带钢表面粗糙度0.3～1.00μm。
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