CN117107164B - 一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁材料技术领域，具体为一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用，通过成分设计和常化、冷轧等制备工艺控制，可稳定制备厚度为0.10~0.25mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm，铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%，可用于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体为一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用。
背景技术
燃油汽车作为能耗大户，将逐步被新能源汽车代替，新能源汽车将成为汽车产业发展的主流方向。驱动电机作为新能源汽车核心部件之一，要求具有小型化、高强度和高性能的特征，这就对制备驱动电机的无取向硅钢提出以下性能要求：高磁感强度、高频低铁损、较好的力学性能和抗疲劳性能及较好的加工性能等。因此，各钢厂生产无取向硅钢逐步向磁性能更好、厚度更薄方向发展，同时要求同板差要小于5μm，但是采用常规的工艺设备生产流程长、设备精度要求较高且生产效率较低，或者需要新建产线，耗资较大。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C≤0.0030wt%、Si：3.0~3.5wt%、Mn：0.2~0.5wt%、P≤0.020wt%、S≤0.002wt%、Als：0.5~1.0wt%、Cr：0.02~0.08wt%、Cu：0.02~0.08wt%、Sn：0.03~0.10wt%、Ti：0.0015~0.0020wt%，余量为Fe和不可避免的杂质；超薄无取向硅钢的厚度为0.10~0.25mm，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm。
作为本发明所述的一种超薄无取向硅钢的优选方案，其中：超薄无取向硅钢的铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，冶炼得到铸坯，铸坯等轴晶比例在50%以上；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为1.8~2.3mm；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为775~785℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为18~22h，降温至350℃；其中，加热速度为160~190℃/h，降温速度为50~60℃/h；
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.10~0.25mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S4之后还包括：S5、退火，退火均热温度为900~1020℃，均热时间为2.0~3.5min。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S5之后还包括：S6、涂布涂层，涂层涂布量为2.5~7.0g/m2，涂层干燥温度为500~580℃。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯；炼铁得到的铁水中钛含量≤0.050wt%，铁水温度为1340~1380℃。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，铸坯在加热炉加热240~300min、出炉温度为1080~1200℃；粗轧开轧温度为1080~1100℃；精轧开轧温度为1000~1080℃、精轧终轧温度为840~880℃，卷取温度为580~650℃。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，热轧后钢卷冷却至室温后进行酸洗。
作为本发明所述的超薄无取向硅钢的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S3中，酸洗后钢卷利用罩式炉进行常化，常化后冷却至室温。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种上述的超薄无取向硅钢在新能源汽车驱动电机领域的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明提出一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用，通过成分设计和常化、冷轧等制备工艺控制，可稳定制备厚度为0.10~0.25mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm，铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%，可用于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面将结合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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种超薄无取向硅钢及其制备方法和应用。根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C≤0.0030wt%、Si：3.0~3.5wt%、Mn：0.2~0.5wt%、P≤0.020wt%、S≤0.002wt%、Als：0.5~1.0wt%、Cr：0.02~0.08wt%、Cu：0.02~0.08wt%、Sn：0.03~0.10wt%、Ti：0.0015~0.0020wt%，余量为Fe和不可避免的杂质；超薄无取向硅钢的厚度为0.10~0.25mm，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm。具体的，超薄无取向硅钢的厚度可以为例如但不限于0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm中的任意一者或任意两者之间的范围；
优选的，超薄无取向硅钢的铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，冶炼得到铸坯，铸坯等轴晶比例在50%以上；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为1.8~2.3mm；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为775~785℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为18~22h，降温至350℃；其中，加热速度为160~190℃/h，降温速度为50~60℃/h；
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.10~0.25mm的超薄无取向硅钢，冷轧采用微边浪控制，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm。
优选的，所述步骤S4之后还包括：S5、退火，主要经过前清洗段、退火炉、后清洗段。进一步优选的，退火均热温度为900~1020℃，均热时间为2.0~3.5min。具体的，退火均热温度可以为例如但不限于900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、990℃、1000℃、1010℃、1020℃中的任意一者或任意两者之间的范围，均热时间可以为例如但不限于2.0min、2.5min、3.0min、3.5min中的任意一者或任意两者之间的范围。
进一步优选的，所述步骤S5之后还包括：S6、涂布涂层，利用三辊单面涂层机进行涂层，涂层涂布量为2.5~7.0g/m2，涂层干燥温度为500~580℃。具体的，涂层涂布量可以为例如但不限于2.5g/m2、3.0g/m2、4.0g/m2、5.0g/m2、6.0g/m2、7.0g/m2中的任意一者或任意两者之间的范围，涂层干燥温度可以为例如但不限于500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的，所述步骤S1中，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸，冶炼过程中严格要求原辅料有害元素含量，冶炼过程控制温度、合金加入时机、顶渣厚度和保护浇注等关键工艺及其参数，保证中间包钢液化学成分满足要求，铸坯表面质量满足要求，铸坯等轴晶比例控制在50%以上；炼铁采用内蒙古白云鄂博矿，得到的铁水中钛含量≤0.050wt%，铁水温度为1340~1380℃。
优选的，所述步骤S2中，热轧分别通过坯库、步进式加热炉、除鳞机、2机架粗轧、精轧机、层流冷却、卷取机、钢卷入库，粗轧采用1+3轧制模式。铸坯在加热炉加热240~300min、出炉温度为1080~1200℃；粗轧开轧温度为1080~1100℃；精轧开轧温度为1000~1080℃、精轧终轧温度为840~880℃，卷取温度为580~650℃。具体的，铸坯在加热炉加热时间可以为例如但不限于240min、250min、260min、270min、280min、290min、300min中的任意一者或任意两者之间的范围，出炉温度可以为例如但不限于1080℃、1090℃、1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃中的任意一者或任意两者之间的范围；粗轧开轧温度可以为例如但不限于1080℃、1085℃、1090℃、1095℃、1100℃中的任意一者或任意两者之间的范围；精轧开轧温度可以为例如但不限于1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃中的任意一者或任意两者之间的范围；精轧终轧温度可以为例如但不限于840℃、850℃、860℃、870℃、880℃中的任意一者或任意两者之间的范围，卷取温度可以为例如但不限于580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃中的任意一者或任意两者之间的范围；钢卷厚度为1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm中的任意一者或任意两者之间的范围。
优选的，所述步骤S2中，热轧后钢卷冷却至室温后进行酸洗。热轧钢卷冷却至室温后，在酸洗机组进行酸洗，酸液温度和浓度保证钢带表面氧化铁皮洗干净。酸洗工艺段钢卷速度为60~70m/min，酸洗后切边后不涂油进行卷取。
优选的，所述步骤S3中，酸洗后钢卷利用罩式炉进行常化，常化后冷却至室温。具体的，钢卷的常化处理保温温度可以为例如但不限于775℃、780℃、785℃中的任意一者或任意两者之间的范围；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间可以为例如但不限于18h、19h、20h、21h、22h中的任意一者或任意两者之间的范围，加热速度可以为例如但不限于160℃/h、170℃/h、180℃/h、190℃/h中的任意一者或任意两者之间的范围，降温速度可以为例如但不限于50℃/h、55℃/h、60℃/h中的任意一者或任意两者之间的范围；
根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种上述的超薄无取向硅钢在新能源汽车驱动电机领域的应用。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C：0.0022wt%、Si：3.22wt%、Mn：0.26wt%、P：0.018wt%、S：0.0009wt%、Als：0.86wt%、Cr：0.05wt%、Cu：0.06wt%、Sn：0.07wt%、Ti：0.0015wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯，铸坯等轴晶比例为56%；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为2.2mm；铸坯在加热炉加热265min、出炉温度为1090℃；粗轧开轧温度为1080℃；精轧开轧温度为1040℃、精轧终轧温度为865℃，卷取温度为620℃；热轧钢卷冷却至室温后，在酸洗机组进行酸洗，酸液温度和浓度保证钢带表面氧化铁皮洗干净。酸洗工艺段钢卷速度为60m/min，酸洗后切边后不涂油进行卷取；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为775℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为20h；加热速度180℃/h，降温速度60℃/h，降温至350℃出炉。
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.25mm的超薄无取向硅钢，冷轧采用微边浪控制，超薄无取向硅钢的同板差＜4μm。
S5、退火，主要经过前清洗段、退火炉、后清洗段，退火均热温度为980℃，均热时间为3.0min。
S6、涂布涂层，利用三辊单面涂层机进行涂层，涂层涂布量为3.5g/m2，涂层干燥温度为540℃。
对本实施例制备得到的超薄无取向硅钢进行性能测试，其铁损P1.0/400为11.80W/kg，磁感应强度B5000为1.67T，屈服强度为452MPa，抗拉强度为560MPa，断后伸长率为20.0%。
实施例2
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C：0.0020wt%、Si：3.30wt%、Mn：0.25wt%、P：0.020wt%、S：0.0011wt%、Als：0.84wt%、Cr：0.04wt%、Cu：0.06wt%、Sn：0.06wt%、Ti：0.0018wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯，铸坯等轴晶比例为55%；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为2.3mm；铸坯在加热炉加热270min、出炉温度为1120℃；粗轧开轧温度为1090℃；精轧开轧温度为1020℃、精轧终轧温度为860℃，卷取温度为610℃；热轧钢卷冷却至室温后，在酸洗机组进行酸洗，酸液温度和浓度保证钢带表面氧化铁皮洗干净。酸洗工艺段钢卷速度为70m/min，酸洗后切边后不涂油进行卷取；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为780℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为22h；加热速度160℃/h，降温速度50℃/h，降温至350℃出炉。
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.25mm的超薄无取向硅钢，冷轧采用微边浪控制，超薄无取向硅钢的同板差＜4μm。
S5、退火，主要经过前清洗段、退火炉、后清洗段，退火均热温度为900℃，均热时间为3.5min。
S6、涂布涂层，利用三辊单面涂层机进行涂层，涂层涂布量为3.0g/m2，涂层干燥温度为530℃。
对本实施例制备得到的超薄无取向硅钢进行性能测试，其铁损P1.0/400为11.75W/kg，磁感应强度B5000为1.68T，屈服强度为440MPa，抗拉强度为550MPa，断后伸长率为21.0%。
实施例3
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C：0.0020wt%、Si：3.28wt%、Mn：0.24wt%、P：0.015wt%、S：0.0012wt%、Als：0.88wt%、Cr：0.05wt%、Cu：0.05wt%、Sn：0.06wt%、Ti：0.0020wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯，铸坯等轴晶比例为58%；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为2.0mm；铸坯在加热炉加热256min、出炉温度为1125℃；粗轧开轧温度为1100℃；精轧开轧温度为1080℃、精轧终轧温度为866℃，卷取温度为625℃；热轧钢卷冷却至室温后，在酸洗机组进行酸洗，酸液温度和浓度保证钢带表面氧化铁皮洗干净。酸洗工艺段钢卷速度为70m/min，酸洗后切边后不涂油进行卷取；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为785℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为22h；加热速度180℃/h，降温速度55℃/h，降温至350℃出炉。
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.20mm的超薄无取向硅钢，冷轧采用微边浪控制，超薄无取向硅钢的同板差＜4μm。
S5、退火，主要经过前清洗段、退火炉、后清洗段，退火均热温度为1020℃，均热时间为2.0min。
S6、涂布涂层，利用三辊单面涂层机进行涂层，涂层涂布量为3.0g/m2，涂层干燥温度为530℃。
对本实施例制备得到的超薄无取向硅钢进行性能测试，其铁损P1.0/400为10.82W/kg，磁感应强度B5000为1.67T，屈服强度为453MPa，抗拉强度为558MPa，断后伸长率为20.6%。
实施例4
一种超薄无取向硅钢，按重量百分比计，其组成为：C：0.0018wt%、Si：3.32wt%、Mn：0.28wt%、P：0.016wt%、S：0.0011wt%、Als：0.85wt%、Cr：0.05wt%、Cu：0.06wt%、Sn：0.06wt%、Ti：0.0019wt%，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述的超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯，铸坯等轴晶比例为58%；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为1.8mm；铸坯在加热炉加热256min、出炉温度为1120℃；粗轧开轧温度为1080；精轧开轧温度为1000℃、精轧终轧温度为860℃，卷取温度为628℃；热轧钢卷冷却至室温后，在酸洗机组进行酸洗，酸液温度和浓度保证钢带表面氧化铁皮洗干净。酸洗工艺段钢卷速度为70m/min，酸洗后切边后不涂油进行卷取；铸坯在加热炉加热240~300min、出炉温度为1080~1200℃；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为780℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为21h；加热速度190℃/h，降温速度60℃/h，降温至350℃出炉。
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.20mm的超薄无取向硅钢，冷轧采用微边浪控制，超薄无取向硅钢的同板差＜4μm。
S5、退火，主要经过前清洗段、退火炉、后清洗段，退火均热温度为1000℃，均热时间为2.5min。
S6、涂布涂层，利用三辊单面涂层机进行涂层，涂层涂布量为3.0g/m2，涂层干燥温度为520℃。
对本实施例制备得到的超薄无取向硅钢进行性能测试，其铁损P1.0/400为10.95W/kg，磁感应强度B5000为1.68T，屈服强度为451MPa，抗拉强度为560MPa，断后伸长率为21.1%。
由本发明实施例可以看出，本发明通过成分设计和常化、冷轧等制备工艺控制，可稳定制备厚度为0.10~0.25mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm，铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%，可用于大规模工业化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种超薄无取向硅钢，其特征在于，按重量百分比计，其组成为：C≤0.0030wt%、Si：3.22~3.5wt%、Mn：0.2~0.5wt%、P≤0.020wt%、S≤0.002wt%、Als：0.5~1.0wt%、Cr：0.02~0.08wt%、Cu：0.02~0.08wt%、Sn：0.03~0.10wt%、Ti：0.0015~0.0020wt%，余量为Fe和不可避免的杂质；超薄无取向硅钢的厚度为0.10~0.20mm，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm；超薄无取向硅钢的铁损P1.0/400≤11.8W/kg，磁感应强度B5000≥1.67T，屈服强度≥440MPa，抗拉强度≥550MPa，断后伸长率≥20%；
所述超薄无取向硅钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、冶炼，冶炼得到铸坯，铸坯等轴晶比例在50%以上；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为1.8~2.3mm；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为775~785℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为18~22h，降温至350℃；其中，加热速度为160~190℃/h，降温速度为50~60℃/h；
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.10~0.20mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm；
S5、退火，退火均热温度为900~1020℃，均热时间为2.0~3.5min。
2.一种权利要求1所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、冶炼，冶炼得到铸坯，铸坯等轴晶比例在50%以上；
S2、热轧，热轧后卷取得到钢卷，钢卷厚度为1.8~2.3mm；
S3、常化，钢卷的常化处理保温温度为775~785℃，常化处理的气氛为氮气和氢气，氮气和氢气的体积比为7：3；常化处理的加热、保温和降温阶段的总时间为18~22h，降温至350℃；其中，加热速度为160~190℃/h，降温速度为50~60℃/h；
S4、冷轧，常化后的钢卷利用7机架冷连轧机进行冷轧，得到厚度为0.10~0.20mm的超薄无取向硅钢，超薄无取向硅钢的同板差＜5μm；
S5、退火，退火均热温度为900~1020℃，均热时间为2.0~3.5min。
3.根据权利要求2所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S5之后还包括：S6、涂布涂层，涂层涂布量为2.5~7.0g/m2，涂层干燥温度为500~580℃。
4.根据权利要求2所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过炼铁、KR预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸得到铸坯；炼铁得到的铁水中钛含量≤0.050wt%，铁水温度为1340~1380℃。
5.根据权利要求2所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，铸坯在加热炉加热240~300min、出炉温度为1080~1200℃；粗轧开轧温度为1080~1100℃；精轧开轧温度为1000~1080℃、精轧终轧温度为840~880℃，卷取温度为580~650℃。
6.根据权利要求2所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，热轧后钢卷冷却至室温后进行酸洗。
7.根据权利要求2所述的超薄无取向硅钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，酸洗后钢卷利用罩式炉进行常化，常化后冷却至室温。
8.一种权利要求1所述的超薄无取向硅钢在新能源汽车驱动电机领域的应用。
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