CN202110953170.1一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法

权利要求

1.一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，其特征在于，钢中化学成分：C≤0.0027％，Si：1.70％～3.35％，Als：0.20％～1.0％，Mn：0.20％～0.8％，P≤0.012％，S≤0.0020％，N≤0.0020％，Ti≤0.0020％，V≤0.0020％，Nb≤0.0020％，B含量满足：[B]＝[N]+1/2[O]，Sn或Sb：0.04％～0.12％，其余为Fe和不可避免的残余元素；工艺路线：铁水脱硫－转炉冶炼－RH精炼－连铸－热轧－常化—酸洗－冷轧－连续炉退火－涂层－性能检验－包装，具体步骤包括：

1)RH真空脱碳处理后，铝脱氧及部分铝合金化，先按铝合金量的1/3至1/2加入；随后整体硅钢合金化，硼合金化加入，补全剩余铝合金加入，锡合金化加入；

2)合金化后，大罐钢水净循环大于3次或大于5分钟；熔炼合格钢水至连铸开浇前静置时间大于二十分钟；控制过热度5～15℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例45％以上；

3)热轧工序，板坯装炉温度大于750℃；

4)热轧板坯加热炉均热段板坯温度1000～1150℃，终轧温度控制在830～930℃，卷取温度650～750℃；

5)常化温度850～950℃，冷却过程中750～650℃间缓冷，控制冷却速度小于100℃/min，使晶粒尺寸在90～110μm范围内；

6)酸洗整备后冷连轧，冷轧前钢带预热50～150℃，末架压下率控制10％以下轧至成品厚度；

7)连续退火炉加热段温度设定950～1150℃，均热段温度设定900～1050℃，全氮气干气氛保护，控制晶粒尺寸120～170μm；冷却过程中，800～650℃区间缓冷，控制冷速小于10℃/S。

说明书

一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法。

背景技术

无取向高牌号硅钢系列产品是重要的功能性软磁材料，随着技术进步及下游行业的发展，需求广泛，逐步由大中型工业电机、发电机领域向高效电机、高效压缩机、新能源电动机等领域发展。

现国内外仅有少数大型钢铁联合企业具备高牌号硅钢生产技术及工艺装备，传统生产流程产能受限。现随着冶金技术进步及工艺装备能力的提升，高牌号硅钢由传统的二次冷轧法已基本实现一次冷轧法，并正在由高刚度单机架轧机可逆式轧制生产向连轧机组生产转换，其后由二段式退火向一段式高温快速退火工艺转换，促进生产效率及成材率指标的大幅提升。

连轧法生产高牌号无取向硅钢面临几大技术问题急需解决，一是避免高硅钢的脆性，减少边裂及断带对连续生产的影响，二是因钢板变形方式的改变带来内在组织的改变直接影响热处理工艺及成品的电磁性能，需从机理上加以研究及系统流程上加以专有技术控制。国内外主流生产企业均以自己的独特技术，连轧法生产高性能的高牌号品种，提高产品盈利能力及市场竞争力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，减少断带及边裂的产生，成材率得以提升。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，钢中化学成分：C≤0.0027％，Si：1.70％～3.35％，Als：0.20％～1.0％，Mn：0.20％～0.8％，O：0.0045～0.0065％，P≤0.012％，S≤0.0020％，N≤0.0020％，Ti≤0.0020％，V≤0.0020％，Nb≤0.0020％，B含量满足：[B]＝[N]+1/2[O]，Sn或Sb：0.04％～0.12％，其余为Fe和不可避免的残余元素；工艺路线：铁水脱硫－转炉冶炼－RH精炼－连铸－热轧－常化—酸洗－冷轧－连续炉退火－涂层－性能检验－包装，具体步骤包括：

1)RH真空脱碳处理后，铝脱氧及部分铝合金化，先按铝合金量的1/3至1/2加入；随后整体硅钢合金化，硼合金化加入，补全剩余铝合金加入，锡合金化加入；

2)合金化后，大罐钢水净循环大于3次或大于5分钟；熔炼合格钢水至连铸开浇前静置时间大于二十分钟；控制过热度5～15℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例45％以上；

3)热轧工序，板坯装炉温度大于750℃，抑制粗大铸态组织间锡的富集及偏析；

4)热轧板坯加热炉均热段板坯温度1000～1150℃，终轧温度控制在830～930℃，卷取温度650～750℃；

5)常化温度850～950℃，冷却过程中750～650℃间缓冷，控制冷却速度小于100℃/min，使晶粒尺寸在90～110μm范围内；

6)酸洗整备后冷连轧，冷轧前钢带预热50～150℃，末架压下率控制10％以下轧至成品厚度；

7)连续退火炉加热段温度设定950～1150℃，均热段温度设定900～1050℃，全氮气干气氛保护，控制晶粒尺寸120～170μm；冷却过程中，800～650℃区间缓冷，控制冷速小于10℃/S。

成分说明：

C：成品不脱碳，全氮保护气氛下退火，保证高效率生产；

Si：超低碳下的全铁素体组织产品；

Mn：减少复合夹杂及典型硫化锰析出粗化；

S、N、Ti、V、Nb：洁净钢控制，发挥微合金设计元素作用，减少不利碳氮化物总量；

B：本发明中B与氧氮亲和，做为复合夹杂及粗化氮化铝的形核核心，配合工艺控制，还可以起到传统设计中“以硼代铝”功能，降低主体合金铝元素加入量，降低热轧加热温度对电磁性能的敏感性；

Sn、Sb：与工艺控制相匹配，控制夹杂及析出物晶界析出；降低晶界能及表面能，抑制(111)织构组分，促进有利织构组分提升；表面偏聚，抑制成品退火表面及近表层氧化及氮化，改善电磁性能，并便于取消氢气保护；改进晶界构成，降低对晶粒长大的阻碍作用，降低矫顽力有利于磁化，降低磁滞损耗及反复损耗；配合工艺，本元素晶界富集，阻碍其它微细夹杂及第二相粒子的偏析及偏聚，相对降低晶界强度，降低钢板变形抗力，提高冷轧加工性，提高高硅钢轧制收复率；直径70nm以上的析出物占比30％～45％，减少对磁化进程的影响，与热处理工艺相配合，最终控制大小合适、晶粒均匀、析出物显著粗化的有益的磁性能组织。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过微合金元素的设计，相同牌号产品进行合金减量化，提高连轧轧制能力的同时，提升可连轧生产的高牌号高等级产品的能力。

2.通过微合金元素的设计，解决单机架“剪切变形”向连轧“平板压缩式变形”转变中有利织构组分的控制。

3.生产全过程中的热履历参数控制，充分发挥设计的微合金元素功能，改变析出物的组成、大小、形态及分布,直径70nm以上的析出物占比30％～45％。

4.钢质洁净度控制及主要工艺控制，实现轧制过程组织均匀形变均匀生产稳定；同时，减少加工变形的“应力集中点及裂纹源”，减少晶界偏析及偏聚，减少轧制过程中断带及边裂产生。

5.连轧机组高牌号产品生产减少断带及边裂的产生，成材率得以提升；同牌号产品性能稳定提高，提高产品竞争力。

6.主体合金减量，性能稳定提高，更高等级产品实现连轧生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明：

以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。

一种冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，钢种化学成分：C≤0.0027％，Si：1.70％～3.35％，Als：0.20％～1.0％，Mn：0.20％～0.8％，O：0.0045～0.0065％，P≤0.012％，S≤0.0020％，N≤0.0020％，Ti≤0.0020％，V≤0.0020％，Nb≤0.0020％，B含量满足：[B]＝[N]+1/2[O]，Sn或Sb：0.04％～0.12％，其余为Fe和不可避免的残余元素；工艺路线：铁水脱硫－转炉冶炼－RH精炼－连铸－热轧－常化—酸洗－冷轧－连续炉退火－涂层－性能检验－包装，具体步骤包括：

1)RH真空脱碳处理后，铝脱氧及部分铝合金化，先按铝合金量的1/3至1/2加入；随后整体硅钢合金化，硼合金化加入，补全剩余铝合金加入，锡合金化加入；

2)合金化后，大罐钢水净循环大于3次或大于5分钟；熔炼合格钢水至连铸开浇前静置时间大于二十分钟；控制过热度5～15℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例45％以上；

3)热轧工序，板坯装炉温度大于750℃，抑制粗大铸态组织间锡的富集及偏析；

4)热轧板坯加热炉均热段板坯温度1000～1150℃，终轧温度控制在830～930℃，卷取温度650～750℃；

5)常化温度850～950℃，冷却过程中750～650℃间缓冷，控制冷却速度小于100℃/min，通过均热段工艺速度控制，控制晶粒尺寸90～110μm；

6)酸洗整备后冷连轧，冷轧前钢带预热50～150℃，末架压下率控制10％以下轧至成品厚度；

7)连续退火炉加热段温度设定950～1150℃，均热段温度设定900～1050℃，全氮气干气氛保护，控制晶粒尺寸120～170μm，直径70nm以上的析出物占比30％～45％；冷却过程中，800～650℃区间缓冷，控制冷速小于10℃/S。

实施例1

冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，钢种化学成分C：0.0025％，Si：2.61％，Als：0.48％，Mn：0.28％，O：0.0056％，P：0.010％，S：0.0012％，N：0.0017％，Ti：0.0020％，V：0.0015％，Nb：0.0013％，B：0.0045％，Sn：0.065％，其余为Fe和不可避免的残余元素；工艺路线：铁水脱硫－转炉冶炼－RH精炼－连铸－热轧－常化—酸洗－冷轧－连续炉退火－涂层－性能检验－包装，具体步骤包括：

1)RH真空脱碳处理后，铝脱氧及部分铝合金化，测算铝合金量的1/3加入；随后整体硅钢合金化，硼合金化加入，补全剩余铝合金加入,锡合金化加入；

2)合金化后，大罐钢水净循环6分钟；开浇前静置时间22分钟；控制过热度12℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例50％；

3)热轧工序，板坯装炉温度760℃，均热段板坯温度1080℃，终轧温度控制在870℃，卷取温度720℃；

4)热轧板常化温度910℃，冷却过程中750～650℃控制冷却速度小于85℃/min，通过均热段工艺速度37m/min，晶粒尺寸约95μm之间；

5)酸洗后冷轧前钢带预热75℃，末架压下率控制6％轧至成品0.50mm厚度；

6)连续退火炉快速加热段温度设定980℃，均热段温度设定930℃，全氮气干气氛保护，工艺速度100m/min，晶粒尺寸135μm，直径70nm以上的析出物占比32％；；冷却过程中，800～650℃区间缓冷，控制冷速小于8℃/S；产品涂层、性能检测、分卷、包装同常规生产工艺。

实施例2

冷连轧法生产无取向高硅钢的方法，钢种化学成分C：0.0022％，Si：2.88％，Als：0.55％，Mn：0.31％，O：0.0060％，P：0.011％，S：0.0017％，N：0.0019％，Ti：0.0018％，V：0.0014％，Nb：0.0015％，B：0.0049％，Sn：0.105％，其余为Fe和不可避免的残余元素；工艺路线：铁水脱硫－转炉冶炼－RH精炼－连铸－热轧－常化—酸洗－冷轧－连续炉退火－涂层－性能检验－包装，具体步骤包括：

RH真空脱碳处理后，铝脱氧及部分铝合金化，测算铝合金量的1/3加入；随后整体硅钢合金化，硼合金化加入，补全剩余铝合金加入，其它成份微调，锡合金化加入；

合金化后，大罐钢水净循环4次；开浇前静置时间25分钟；控制过热度10℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例45％；

热轧工序，板坯装炉温度780℃，均热段板坯温度1060℃，终轧温度控制在850℃，卷取温度700℃；

热轧板常化温度920℃，冷却过程中750～650℃控制冷却速度小于85℃/min，通过均热段工艺速度35m/min，晶粒尺寸约105μm之间；

酸洗后冷轧前钢带预热85℃，末架压下率控制5％轧至成品0.50mm厚度；

连续退火炉快速加热段温度设定1000℃，均热段温度设定950℃，全氮气干气氛保护，工艺速度100m/min，晶粒尺寸145μm，直径70nm以上的析出物占比35％；冷却过程中，800～650℃区间缓冷，控制冷速小于8℃/S；产品涂层、性能检测、分卷、包装同常规生产工艺。

对比例1

钢种化学成分C：0.0030％，Si：2.58％，Als：0.63％，Mn：0.22％，P：0.0080％，S：0.0022％，N：0.0021％，Ti：0.0018％，V：0.0016％，Nb：0.0011％，其余为Fe和不可避免的残余元素；

RH真空脱碳处理后，铝脱氧及铝合金化硅钢合金化，合金化后，大罐钢水净循环大于4分钟；开浇前静置时间12分钟；控制过热度20℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例35％；

热轧工序，板坯装炉温度510℃，均热段板坯温度1120℃，终轧温度控制在850℃，卷取温度680℃；

热轧板常化温度940℃，均热段工艺速度37m/min，晶粒尺寸约145μm之间；酸洗后冷轧前钢带预热65℃，轧至成品0.50mm厚度；

连续退火炉快速加热段温度设定1130℃，均热段温度设定940℃，氢氮混合气氛保护(氢含量20％)，工艺速度100m/min，晶粒尺寸140μm；常规冷却；产品涂层、性能检测、分卷、包装同常规生产工艺。

对比例2

钢种化学成分C：0.0030％，Si：2.95％，Als：0.68％，Mn：0.34％，P：0.0095％，S：0.0025％，N：0.0018％，Ti：0.0023％，V：0.0020％，Nb：0.0015％，其余为Fe和不可避免的残余元素；

RH真空脱碳处理后，铝脱氧及铝合金化硅钢合金化，其它成份微调；合金化后，大罐钢水净循环5分钟；开浇前静置时间14分钟；控制过热度20℃；采用电磁搅拌，控制等轴晶比例40％；

热轧工序，板坯装炉温度480℃，均热段板坯温度1140℃，终轧温度控制在850℃，卷取温度690℃；

热轧板常化温度930℃，均热段工艺速度37m/min，晶粒尺寸约145μm之间；酸洗后冷轧前钢带预热75℃，轧至成品0.50mm厚度；

连续退火炉快速加热段温度设定1150℃，均热段温度设定950℃，氢氮混合气氛保护(氢含量20％)，工艺速度95m/min，晶粒尺寸155μm；常规冷却；产品涂层、性能检测、分卷、包装同常规生产工艺。