CN202111195012.0高硅无取向电工钢及其生产方法

权利要求

1.一种高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，其包括以下步骤，

1）进行钢水冶炼，并将所得钢水连铸成连铸坯，连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025%，Si:2.3%~2.8%，Mn:0.2%~0.5%，Al:0.5%~1.0%，Sn≤0.03%，P≤0.1%，S≤0.002%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

2）将步骤1所得连铸坯进行加热并保温，之后依序进行粗轧、精轧和卷取，得到热轧卷板，其中粗轧阶段所用轧机的出口温度为940±20℃，精轧阶段的终轧温度为840±20℃，卷取阶段的卷取温度为650±20℃；

3）将步骤2所得热轧卷板进行常化处理，常化温度为(732+3000[Si])℃~(742+3000[Si])℃，其中[Si]表示连铸坯中Si的质量百分比，常化时长为4min~5min；

4）步骤3中常化后所得钢板的温度在降温至40℃之前，直接进行3道次以上的冷轧，而后进行连续退火和涂层，其中退火温度为940℃~990℃且退火时长为1.5min~3min；

5）将步骤4中涂层处理后的钢板加工成型，而后进行去应力退火，得到电工钢成品，其中去应力退火时的退火温度为(761+3000[Si])℃~(766+3000[Si])℃。

2.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤3中常化后所得钢板的组织中，再结晶率为85%~95%且再结晶晶粒尺寸平均为40μm~50μm，其中，再结晶率为再结晶晶粒所占的面积分数。

3.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤5中去应力退火后所得电工钢成品的组织中，再结晶晶粒尺寸平均为100μm~130μm。

4.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，所得电工钢成品的铁损P
_1.5/50≤2.5W/kg，磁感应强度B
₅₀₀₀≥1.69T。

5.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤2中，连铸坯进行加热并保温时，加热温度为1110±20℃，保温时长为2.5h~3h。

6.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤4中，将步骤3中常化后所得钢板在不进行预热的情况下直接进行冷轧，冷轧期间不进行切边。

7.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤4中，冷轧时，首道次的压下率为30%~35%，末道次的压下率为18%~23%，其余道次的压下率在20%~30%。

8.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤4中，连续退火时采用纯N
₂气氛，露点温度为-60℃~0℃。

9.根据权利要求1所述的高硅无取向电工钢的生产方法，其特征在于，步骤5中，将步骤4中涂层处理后的钢板进行冲裁加工，成型为铁芯。

10.一种高硅无取向电工钢，其特征在于，其采用权利要求1~9任一项所述的生产方法制备而成。

说明书

高硅无取向电工钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁材料制备技术领域，涉及一种高硅无取向电工钢的生产方法，以及采用所述生产方法制备而成的高硅无取向电工钢。

背景技术

随着人们低碳、节能、环保意识的增强以及国家能效等级的提升，越来越需要电机能够实现高效、小型和静音，这对电机铁芯材料的磁性能提出了更高要求，也即需要无取向电工钢具有更低的铁损和更高的磁感应强度。

提高硅含量是无取向电工钢降低铁损的重要现有手段之一，但是，高硅含量会导致无取向电工钢的硬度和脆性升高、韧性下降，导致无取向电工钢的冷轧生产难度大。具体地，冷轧过程容易出现边损、边裂和断带，影响生产效率和成材率。

另外，为了提升无取向电工钢的磁性能，在生产上往往采用较高的常化温度、退火温度来获得粗大晶粒组织，但是：高温常化所得的钢材中，晶粒粗大会使得脆性增加，导致冷轧生产难度大；而高温退火则容易引起炉辊结瘤、钢材表面质量差等问题。

综上，如何在保证无取向电工钢的磁性能的同时，能有效解决生产过程中的冷轧难度大的问题，是无取向电工钢的开发中的研究重点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高硅无取向电工钢的生产方法，以及采用所述生产方法制备而成的高硅无取向电工钢。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种高硅无取向电工钢的生产方法，其包括以下步骤，

1）进行钢水冶炼，并将所得钢水连铸成连铸坯，连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025%，Si:2.3%~2.8%，Mn:0.2%~0.5%，Al:0.5%~1.0%，Sn≤0.03%，P≤0.1%，S≤0.002%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

2）将步骤1所得连铸坯进行加热并保温，之后依序进行粗轧、精轧和卷取，得到热轧卷板，其中粗轧阶段所用轧机的出口温度为940±20℃，精轧阶段的终轧温度为840±20℃，卷取阶段的卷取温度为650±20℃；

3）将步骤2所得热轧卷板进行常化处理，常化温度为(732+3000[Si])℃~(742+3000[Si])℃，其中[Si]表示连铸坯中Si的质量百分比，常化时长为4min~5min；

4）步骤3中常化后所得钢板的温度在降温至40℃之前，直接进行3道次以上的冷轧，而后进行连续退火和涂层，其中退火温度为940℃~990℃且退火时长为1.5min~3min；

5）将步骤4中涂层处理后的钢板加工成型，而后进行去应力退火，得到电工钢成品，其中去应力退火时的退火温度为(761+3000[Si])℃~(766+3000[Si])℃。

优选地，步骤3中常化后所得钢板的组织中，再结晶率为85%~95%且再结晶晶粒尺寸平均为40μm~50μm，其中，再结晶率为再结晶晶粒所占的面积分数。

优选地，步骤5中去应力退火后所得电工钢成品的组织中，再结晶晶粒尺寸平均为100μm~130μm。

优选地，所得电工钢成品的铁损P
_1.5/50≤2.5W/kg，磁感应强度B
₅₀₀₀≥1.69T。

优选地，步骤2中，连铸坯进行加热并保温时，加热温度为1110±20℃，保温时长为2.5h~3h。

优选地，步骤4中，将步骤3中常化后所得钢板在不进行预热的情况下直接进行冷轧，冷轧期间不进行切边。

优选地，步骤4中，冷轧时，首道次的压下率为30%~35%，末道次的压下率为18%~23%，其余道次的压下率在20%~30%。

优选地，步骤4中，连续退火时采用纯N
₂气氛，露点温度为-60℃~0℃。

优选地，步骤5中，将步骤4中涂层处理后的钢板进行冲裁加工，成型为铁芯。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式还提供了一种采用所述生产方法制备而成的高硅无取向电工钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：在高硅含量的化学成分基础上，结合常化、连续退火和去应力退火等工艺手段，一方面，常化后所得钢板具有优异的韧性和可加工性，降低冷轧工序的轧制难度，在不进行预热的情况下直接进行冷轧，避免了现有技术中的冷轧边裂、断带的风险，且冷轧期间无需进行切边，提高了成材率；再一方面，实现低温连续退火，降低了能耗，另减轻了连续退火工序所用连续退火机组承受的压力，相对于现有的高温退火而言，消除了炉辊结瘤的设备损耗以及钢材表面质量差等问题，降低设备成本，改善最终所得无取向电工钢的表面质量；更重要的，提高了最终所得无取向电工钢的磁性能，使得高硅无取向电工钢的磁性能优势得到充分发挥。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍。

在本发明一实施方式提供了一种无取向电工钢的生产方法，以及采用所述生产方法制备而成的无取向电工钢。具体地，所述生产方法包括以下步骤。

1）炼钢及连铸

该步骤中，进行钢水冶炼，并将所得钢水连铸成连铸坯。

其中，钢水冶炼最终所得的化学成分与连铸坯的化学成分、以及与所述生产方法最终所得无取向电工钢的化学成分相一致。具体地，连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C≤0.0025%，Si:2.3%~2.8%，Mn:0.2%~0.5%，Al:0.5%~1.0%，Sn≤0.03%，P≤0.1%，S≤0.002%，其余为Fe及不可避免的夹杂。也即，本生产方法所制备的无取向电工钢是硅含量为2.3%~2.8%的高硅无取向电工钢。

2）加热及热轧

在该步骤中，将前面步骤1所得连铸坯进行加热并保温，之后依序进行粗轧、精轧和卷取，得到热轧卷板。也即热轧工序分为粗轧阶段、精轧阶段和卷取阶段。

其中，粗轧阶段所用轧机的出口温度为940±20℃，精轧阶段的终轧温度为840±20℃，卷取阶段的卷取温度为650±20℃。如此，通过低温终轧和低温卷取，可以利于热轧中的组织控制。

3）常化

该步骤中，将前面步骤2所得热轧卷板进行常化处理。

常化温度为(732+3000[Si])℃~(742+3000[Si])℃，其中[Si]表示连铸坯中Si的质量百分比，[Si]的取值具体可通过对前面步骤1所得连铸坯进行取样检测来得到，例如[Si]为2.3%，则常化温度控制在801℃~811℃范围内。常化时长为4min~5min。

如此，通过常化温度和常化时长的控制，实现低温常化，如此使得常化工序发生部分再结晶（也即尚未全部完成再结晶、或者说未发生完全再结晶），进而常化后所得钢板组织中的再结晶率（也即再结晶晶粒所占的面积分数）、再结晶晶粒尺寸得到精确管控，具体地再结晶率为85%~95%、再结晶晶粒尺寸平均为40μm~50μm，如此，相对于现有技术常化后所得钢板而言，本实施方式的常化后所得钢板具有优异的韧性和可加工性，以降低冷轧工序的轧制难度、保证后续冷轧工序的稳定生产。

4）单机架冷轧、连续退火和涂层

该步骤中，首先，步骤3中常化后所得钢板温度在降温至40℃之前，此时无预处理而直接进行3道次以上的冷轧，也即，冷轧具有至少3道次轧制。具体地，在前述步骤3的常化基础上，常化后的钢板具有优异的韧性和可加工性，如此，可以在不进行预热的情况下直接进行冷轧，即可保证冷轧的稳定生产，避免了现有技术中的冷轧边裂、断带的风险，且冷轧期间无需进行切边，提高了成材率；再者，还减少了设备投资，降低生产成本。

在冷轧之后，进行连续退火和涂层。其中，退火温度为940℃~990℃且退火时长为1.5min~3min。如此，通过退火温度和退火时长的控制，实现低温连续退火，在保证了钢材组织的同时，一方面降低了能耗，另一方面减轻了连续退火工序所用连续退火机组承受的压力，相对于现有的高温退火而言，消除了炉辊结瘤的设备损耗以及钢材表面质量差等问题，降低设备成本，改善最终所得无取向电工钢的表面质量。

5）加工成型及去应力退火

在该步骤中，将步骤4中涂层处理后的钢板加工成型，而后进行去应力退火，得到电工钢成品。

其中，去应力退火时的退火温度为(761+3000[Si])℃~(766+3000[Si])℃，与前面步骤3中的[Si]同样的，[Si]表示连铸坯中Si的质量百分比。例如[Si]为2.3%，则去应力退火时的退火温度控制在830℃~835℃范围内。

如此，在前面的常化和连续退火的基础上，结合去应力退火的技术，一方面，消除了加工所造成的内应力，避免矫顽力增加和磁滞损耗所造成的磁性能恶化；另一方面，可以使得钢材中的再结晶晶粒充分长大，具体地，去应力退火后所得电工钢成品组织中的再结晶晶粒尺寸平均为100μm~130μm，从而使得电工钢成品的磁性能相对现有技术大大提升。

结合上述可见，本实施方式相较于现有技术，在高硅含量的化学成分基础上，结合常化、连续退火和去应力退火等工艺手段，一方面，常化后所得钢板具有优异的韧性和可加工性，降低冷轧工序的轧制难度，在不进行预热的情况下直接进行冷轧，避免了现有技术中的冷轧边裂、断带的风险，且冷轧期间无需进行切边，提高了成材率；再一方面，实现低温连续退火，降低了能耗，另减轻了连续退火工序所用连续退火机组承受的压力，相对于现有的高温退火而言，消除了炉辊结瘤的设备损耗以及钢材表面质量差等问题，降低设备成本，改善最终所得无取向电工钢的表面质量；更重要的，提高了最终所得无取向电工钢的磁性能，使得高硅无取向电工钢的磁性能优势得到充分发挥。

在本实施方式中，所得电工钢成品的铁损P
_1.5/50≤2.5W/kg，磁感应强度B
₅₀₀₀≥1.69T，磁性能优异。

优选地，步骤2中，连铸坯进行加热并保温时，加热温度为1110±20℃，保温时长为2.5h~3h，如此，采用低的加热温度，可以避免连铸坯中的MnS、AlN等粗大析出物发生固溶，进而保证后续粗轧、精轧过程中的析出物控制，利于最终所得无取向电工钢的磁性能进一步提高。

优选地，步骤4中，冷轧时，首道次的压下率为30%~35%，末道次的压下率为18%~23%，其余道次的压下率在20%~30%。既有效避免单机架冷轧工序中发生冷轧断带，又减少轧制道次，还保证了钢板的板形良好。

优选地，步骤4中，连续退火时采用纯N
₂气氛，露点温度为-60℃~0℃，如此可以进一步防止钢板发生内氧化，保证钢板的质量。

另外，步骤5中，将步骤4中涂层处理后的钢板进行冲裁加工，成型为铁芯。也即，本实施方式可以采用所述生产方法制备成铁芯产品，或者说，所得电工钢成品最终以铁芯予以使用，当然不限于此。

与现有技术相比，本实施方式的有益效果在于：在保证了无取向电工钢具有优异的磁性能的同时，降低冷轧工序的轧制难度，在不进行预热的情况下直接进行冷轧，避免了现有技术中的冷轧边裂、断带的风险，且冷轧期间无需进行切边，提高了成材率；消除了连续退火工序所存在的炉辊结瘤的设备损耗以及钢材表面质量差等问题，降低设备成本，改善最终所得无取向电工钢的表面质量。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

下面提供本发明的2个实施例来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这些实施例仅为本发明所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。

实施例1

提供了一种无取向电工钢，该无取向电工钢采用如下方法制备而成：

1）采用洁净钢技术进行钢水冶炼，并将所得钢水连铸成连铸坯；该连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C:0.0024%，Si:2.31%，Mn:0.5%，Al:0.5%，Sn:0.027%，P:0.05%，S:0.0019%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

2）将前面步骤1所得连铸坯进行加热并保温，加热温度为1128℃，保温时长为2.5h；之后依序进行粗轧、精轧和卷取，得到厚度为2.3mm的热轧卷板，其中粗轧阶段所用轧机的出口温度为948℃，精轧阶段的终轧温度为855℃，卷取阶段的卷取温度为665℃；

3）将前面步骤2所得热轧卷板进行常化处理，常化温度为810℃，常化时长为5min；对常化后的钢板进行金相组织检测，可见再结晶率为85%，再结晶晶粒尺寸平均为40μm；

4）将前面步骤3中常化后所得钢板在降温至40℃之前，无预处理而直接进行5道次的冷轧，所得钢板的厚度为0.5mm；其中，首道次的压下率为33%，末道次的压下率为20.6%，其余道次的压下率在23%~28%；

在冷轧之后，进行连续退火和涂层；其中，连续退火时采用纯N
₂气氛，露点温度为-20℃，退火温度为940℃且退火时长为3min；

5）将前面步骤4中涂层处理后的钢板进行冲裁加工，成型为铁芯，而后进行去应力退火，去应力退火时的退火温度为831℃并保温3h，得到电工钢成品。

对本实施例步骤5所得成品取样，进行金相组织检测和磁性能检测，可见其再结晶晶粒尺寸平均为110μm、铁损P
_1.5/50=2.485W/kg、磁感应强度B
₅₀₀₀=1.715T。

实施例2

提供了一种无取向电工钢，该无取向电工钢采用如下方法制备而成：

1）采用洁净钢技术进行钢水冶炼，并将所得钢水连铸成连铸坯；该连铸坯的化学成分以质量百分比计包括：C:0.0017%，Si:2.8%，Mn:0.2%，Al:0.9%，Sn:0.03%，P:0.03%，S:0.0008%，其余为Fe及不可避免的夹杂；

2）将前面步骤1所得连铸坯进行加热并保温，加热温度为1105℃，保温时长为3h；之后依序进行粗轧、精轧和卷取，得到厚度为2.3mm的热轧卷板，其中粗轧阶段所用轧机的出口温度为940℃，精轧阶段的终轧温度为830℃，卷取阶段的卷取温度为635℃；

3）将前面步骤2所得热轧卷板进行常化处理，常化温度为825℃，常化时长为4min；对常化后的钢板进行金相组织检测，可见再结晶率为95%，再结晶晶粒尺寸平均为48μm；

4）将前面步骤3中常化后所得钢板在降温至40℃之前，无预处理而直接进行5道次的冷轧，所得钢板的厚度为0.5mm；其中，首道次的压下率为30.8%，末道次的压下率为21.9%，其余道次的压下率在23%~30%；

在冷轧之后，进行连续退火和涂层；其中，连续退火时采用纯N
₂气氛，露点温度为-55℃，退火温度为990℃且退火时长为1.8min；

5）将前面步骤4中涂层处理后的钢板进行冲裁加工，成型为铁芯，而后进行去应力退火，去应力退火时的退火温度为845℃并保温3h，得到电工钢成品。

对本实施例步骤5所得成品取样，进行金相组织检测和磁性能检测，可见其再结晶晶粒尺寸平均为125μm、铁损P
_1.5/50=2.11W/kg、磁感应强度B
₅₀₀₀=1.695T。