采用薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢及方法

摘要

采用薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢，其组分及wt%为：C：0.01~0.08%,Si：0.1~2.0%，当Si含量不高于1.20%时，Al≤0.008%；当Si含量高于1.20%时，Al：0.10%~0.5%,S≤0.0050%,，N≤0.0030%，O≤20PPm；生产步骤：冶炼；出钢；LF炉精炼；进行钙处理和软吹工艺；连铸成坯；隧道加热；热轧；卷取；酸洗后冷轧制成品厚度；退火；平整；回复退火。本发明结合薄板坯连铸连轧和半工艺无取向硅钢特点，通过特殊的冶炼工艺、保证钢质纯净度，不经过真空处理，可获得良好浇铸性能和磁性能的半工艺无取向硅钢。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无取向硅钢及其生产方法，具体地属于一种采用薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢及生产方法。

背景技术

无取向硅钢主要用作电机和压缩机的铁芯材料，其磁性能直接影响电机和压缩机的效率。然而，铁损和磁感是相互矛盾的，通过增加主合金(硅和铝)含量降低无取向硅钢的铁损，但其磁感也随之降低，影响了电机和压缩机的铜损和过载能力。另外，无取向硅钢的磁导率对电机和压缩机的性能具有重要影响。半工艺硅钢可以合理地避开铁损和磁感的矛盾。半工艺无取向硅钢采用低合金钢种，生产出相当于至少高1个牌号以上的铁损产品，并且磁感较高。

获得良好磁性能无取向硅钢必须保证高纯净度，对于全工艺无取向硅钢，[C]含量要求在0.01%(100ppm)以内，以保证可在连续退火工序将C含量脱至30PPm以内，从而避免C时效，恶化磁性能。半工艺无取向硅钢，电机或压缩机用户可长时间球化退火，因此成品[C]含量可提高至0.08％以内。

薄板坯连铸连轧具有流程短、工艺调节能力强、热轧板板型好和低成本的优点。但是存在可浇性差，表面质量不好控制。不经过真空处理，钢液纯净度高难以保证可浇和磁性能。

经检索，专利申请号为200610031808.1的文献，其涉及一种薄板坯连铸连轧生产半工艺无取向硅钢的方法，但针对是低碳无取向硅钢，重点在冶炼的生产方法，未涉及到较高碳硅钢以及可浇性问题的解决。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种无需进行真空处理工艺，成本低，性能高的薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢及方法。

实现上述目的的措施：

采用薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C： 0.01~0.08%, Si ：0.1~2.0%，当Si含量不高于1.20 %时，Al≤0.008%；当Si含量高于1.20% 时，Al：0.10%~0.5%, S≤0.0050%,，N≤0.0030%，O ≤20PPm，其余为铁及不可避免的杂质。

生产采用薄板坯连铸连轧生产的半工艺无取向硅钢的方法，其步骤：

1）进行冶炼：控制转炉终点出钢C在0.05～0.09%，出钢温度在1680～1710℃，出钢O在450～750ppm，渣厚≤80mm；

2）出钢，当出钢到总量的1/4时开始合金化，出钢至3/4时合金化结束；

3）在LF炉精炼，按照2～4kg/吨钢加入石灰，按照1.2～2kg/吨钢加入精炼渣；

4）进行钙处理和软吹工艺：钙处理前先进行第一次软吹，软吹时间不低于8分钟；进行钙处理；钙处理后进行第二次软吹，软吹时间不低于3分钟；

5）连铸成坯，拉坯采用定温及定速进行，并控制全氧T[O]：18~22 PPm；

6）进行隧道加热，加热温度控制在950℃~1000℃；

7）进行热轧，控制终轧温度在750℃～800℃；

8）进行卷取，控制卷取温度在500℃～650℃；

9）常规进行酸洗后，冷轧制成品厚度，并控制冷轧道次在3～5道次；

10）进行退火，退火温度控制在600℃～780℃，退火时间在1～5分钟；

11）进行平整，平整量为1～10％，板面粗糙度0.6～1.5μm；

12）进行回复退火，控制回复退火温度在350℃～450℃。

优选地：平整量为3～8％。

本发明中各元素及主要工序的作用

C：0.01%~0.08%；高于0.08％，不易球化退火，会导致用户使用时磁时效；低于0.01％，必须经过真空处理，增加了成本。

Si：0.1%~2.0%；Si是提高电阻率的主要元素，是降低铁损的最重要的合金元素，其含量如高于2.0%，平整后强度过大，不利于铁芯冲片；低于0.1%，强度较低，也不利于铁芯冲片。 

Al: 当Si不高于1.2%时，Al控制在0.008%以内可以获得良好的浇铸性能；根据实验，当Al含量大于0.008%至小于0.10%时， 钢板中又易析出细小AlN而影响磁性能；当Si含量高于1.2%时，如Al＞0.5%，易造成瓦楞状缺陷。

Mn: 0.10%≤Mn≤0.5%；Mn主要起固S作用，适当Mn含量可以控制MNS第二相的最佳析出和长大，小于0.10％固S作用弱，过高造成合金成本增加。

工艺特点：

1）采用高碳成分设计，不需要经过真空处理。转炉冶炼后，直接经钢包炉进行还原精炼保证成分、温度到位后，通过钙处理和软吹工艺来促进夹杂物变性，以提高钢水纯净度和可浇性。

2）严格控制隧道温度在950℃~1000℃，有利于析出相的析出和长大，并能获得良好的(100)织构。温度如高于1000℃，钢坯中第二相夹杂MnS和AlN不能充分析出，第二相在随之冷却和轧制过程细小析出。温度如低于950℃，第二相夹杂长大的动能不足，导致铁损偏高。

3）严格控制终轧温度在750℃～800℃。如其温度高于800℃，在FT7或FT7之后完成相变，导致产生混晶组织，恶化磁性能；如低于750℃，静态再结晶动能不足，亦影响磁性能。

   4）成品退火，采用低温短时间退火，即退火时间在1～5分钟，退火温度在600℃～780℃，退火时间低于一分钟，退火温度低于600℃，会导致再结晶不完全；退火时间长于五分钟，退火温度高于780℃，会使晶粒长大充分，不利于平整后的二次再结晶。

   5) 平整，平整量1～10％，最佳3～8％。平整量低于1%，会使球化退火后晶粒长大动能不足，铁损较高。平整量大于10%，会使心部组织产生变形，球化退火后晶粒长大易产生不均匀晶粒，影响磁性能；控制板面粗糙度0.6～1.5μm，粗糙度过低，影响用户使用过程中的粘结；过高影响磁性能以及铁芯的体积占有率。

6）回复退火，进行回复退火可以使有利织构(100)和(110)增多。

本发明与现有技术相比，结合薄板坯连铸连轧和半工艺无取向硅钢特点，通过特殊的冶炼工艺、保证钢质纯净度，不经过真空处理，可获得良好浇铸性能和磁性能的半工艺无取向硅钢。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）进行冶炼：控制转炉终点出钢C在0.05～0.09%，出钢温度在1680～1710℃，出钢O在450～750ppm，渣厚≤80mm；

2）出钢，当出钢到总量的1/4时开始合金化，出钢至3/4时合金化结束；

3）在LF炉精炼，按照2～4kg/吨钢加入石灰，按照1.2～2kg/吨钢加入精炼渣；

4）进行钙处理和软吹工艺：钙处理前先进行第一次软吹，软吹时间不低于8分钟；进行钙处理；钙处理后进行第二次软吹，软吹时间不低于3分钟；

5）连铸成坯，拉坯采用定温及定速进行，并控制O：18~22 PPm；

6）进行隧道加热，加热温度控制在950℃~1000℃；

7）进行热轧，控制终轧温度在750℃～800℃；

8）进行卷取，控制卷取温度在500℃～650℃；

9）常规进行酸洗后，冷轧制成品厚度，并控制冷轧道次在3～5道次；

10）进行退火，退火温度控制在600℃～780℃，退火时间在1～5分钟；

11）进行平整，平整量为1～10％，板面粗糙度0.6～1.5μm；

12）进行回复退火，控制回复退火温度在350℃～450℃。

表1 本发明本发明各实施例及对比例的取值列表wt%

表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

本发明实施例和对比例的工艺如表2。本发明实施例根据成分的不同设计了低温均热、低温终轧和低温卷取工艺，并进行平整和回复退火。

表3 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数磁性能列表

实施结果如表3所示，相近S含量，本发明实施例较对比例铁损低1.30～1.75w/kg，磁感高0.01T，磁导率μ1.0/50高1600～6000Gs/Oe，μ1.5/50高200～800Gs/Oe。磁性能具有明显优势。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。