CN202110093429.X一种高性能取向硅钢冷轧工艺

权利要求

1.一种高性能取向硅钢冷轧工艺，其特征在于：包括一次冷轧和二次冷轧，其中，取向硅钢热轧板厚度在2.0～3.0mm，一次冷轧轧制采用4或5道次轧制，轧至厚度0.60～0.625mm，轧制温度为100℃～105℃；二次冷轧轧制采用2道次，轧至厚度0.24～0.26mm，轧制温度为95℃～100℃；其中：

取向硅钢热轧板厚度不超过2.5mm时，采用4道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％，第2道次压下率为30～35％；第3道次压下率为25～30％；第4道次压下率为20～25％；

取向硅钢热轧板厚度大于2.5mm，且不超过3.0mm时，采用5道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％；第2道次压下率为25～35％；第3道次压下率为25～35％；第4道次压下率为20～25％，第5道次压下率为15～22％；

一次冷轧过程中，第1道次张力为6～8KN；第2道次张力为15～25KN，第3～5道次张力为10～15KN；第1道次轧制速度为2.5～3.0m/s，第2～5道次轧制速度为6.0～6.5m/s；

二次冷轧过程中，第1道次压下率为35～45％，第2道次压下率为20～30％；第1道次张力为6.0～6.5KN，第2道次张力为9～10KN；第1道次轧制速度为2.5～4.0m/s，第2道次轧制速度为5.0～6.0m/s。

2.根据权利要求1所述的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，其特征在于：一次冷轧和二次冷轧过程中，两次轧制轧辊粗糙度＞0.8，冷轧板厚度偏差±0.002mm；冷轧完成后，所得冷轧板高斯织构含量在0.8～1.5％。

说明书

一种高性能取向硅钢冷轧工艺

技术领域

本发明属于取向硅钢制造技术领域，具体涉及一种高性能取向硅钢冷轧工艺。

背景技术

取向硅钢是一种新型的功能性磁性材料，由于它电阻大，所以，运行过程中，铁芯上消耗的电能小；由于它的磁化具有强烈的方向性，所以，所需方向上的磁感高，铁芯的利用率高，运行效率高，冷轧取向硅钢带是变压器、互感器等电磁定向转换产品中最关键最主要的铁芯材料，冷轧取向硅钢带的生产技术水平，直接关系到国家大量变压器的升级换代，直接关系到国家能源的利用效率，它与国民经济的持续发展和人民生活息息相关。

取向硅钢在高温退火过程中，其内的高斯晶粒吞并与它成大角度晶界的{111}织构而异常长大，最终形成单一的、位向准确的高斯织构。其中，高斯织构、{111}织构都是在冷轧过程形成。传统技术中采用厚板坯来生产取向硅钢，一般需要经过两次冷轧处理。冷轧工艺的目的在于：一是要使冷轧板主要获得{111}织构，以及尽量多的高斯晶核；二是要保证冷轧板型，因为冷轧板型直接影响所得取向硅钢的成品磁性能；三是由于取向硅钢的硅含量较高，在冷轧工艺处理时还要保证冷轧过程不断带。冷轧板中高斯晶核数量越多，二次再结晶过程越完善，成品晶粒尺寸越小，磁性能越好。

目前，现有传统的取向硅钢的冷轧工艺控制大多都是对轧制总压下率的研究，并且道次压下率基本采用平均分配的原则，不同条件下总压下率的控制研究已经很成熟，仅靠对总压下率进行调整，再进一步优化所得冷轧板的织构已经没有空间，而且目前的研究都无法保证二次冷轧板中高斯取向晶核含量，也难以保证所得冷轧板组织中的高斯织构含量。

经检索，现有关于对取向硅钢冷轧工艺进行优化来提高冷轧板的织构已有相关专利公开。如，中国专利申请号为：201010597079.2，申请日为：2010年12月17日，发明创造名称为：一种普通取向硅钢的制备工艺。该申请案中取向硅钢的生产工艺流程为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→一次冷轧→中间退火→二次冷轧→表面处理及涂MgO→高温退火→涂绝缘层及热拉伸平整。其中，热轧板经酸洗后进行3～5道次的一次冷轧，总压下率为72％～85.6％，每道次压下率平均分配，将钢板轧至0.36～0.50mm。二次冷轧采用2道次轧制，总压下率为16.7％～54％，道次压下率平均分配，将中间退火板轧制成品厚度0.23～0.30mm。

又如，中国专利申请号为：201210023827.5，申请日为：2012年02月03日，发明创造名称为：一种高精度冷轧取向硅钢带的生产工艺。该申请案的工艺流程为：(1)热轧硅钢卷验收：对热轧卷原料的规格、卷重、含碳量、含硅量、含锰量和含硫量进行检验，并将合格原料进行酸洗；(2)一次冷轧：将验收合格后的热轧硅钢卷原料进行3～4道次冷轧，保证板型不变，终轧厚度为0.63mm，保证一个恒定的下压率不变；(3)中间退火一次脱碳：把钢带中的碳一次性脱到所需要求，表面生成二氧化硅，进行再结晶，形成(110)[001]初次再结晶晶粒；(4)二次冷轧：保证一定范围内的下压率进行二次冷轧，终轧厚度为0.28～0.30mm，提高初次再结晶织构中的(110)[001]晶粒组分；(5)涂氧化镁：在硅钢带表面涂上氧化镁涂层；(6)高温退火：在高温和纯氢条件下进行再结晶、晶粒长大及钢材净化，得到具有单一位向的二次再结晶产品。

上述两个申请案中取向硅钢进行冷轧时，均是通过对总压下率的范围进行优化，且每道次采用平均分配或恒压下率分配的原则进行控制，冷轧板的高斯织构含量难以进一步得到提高。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有取向硅钢在进行冷轧时，通过对总压下率进行调整，难以进一步优化织构，且难以有效提高所得冷轧板中高斯取向晶核含量的问题，本发明提供了一种高性能取向硅钢冷轧工艺。采用本发明的技术方案能够有效解决上述问题，保留最多的高斯取向晶粒，且有利于进一步提高轧制稳定性，保证了所得取向钢的磁性能。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，包括一次冷轧和二次冷轧，其中，取向硅钢热轧板厚度在2.0～3.0mm，一次冷轧轧制采用4或5道次轧制，轧至厚度0.60～0.625mm，轧制温度为100℃～105℃；二次冷轧轧制采用2道次，轧至厚度0.24～0.26mm，轧制温度为95℃～100℃。

更进一步的，取向硅钢热轧板厚度不超过2.5mm时，采用4道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％，第2道次压下率为30～35％；第3道次压下率为25～30％；第4道次压下率为20～25％。

更进一步的，取向硅钢热轧板厚度大于2.5mm，且不超过3.0mm时，采用5道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％；第2道次压下率为25～35％；第3道次压下率为25～35％；第4道次压下率为20～25％，第5道次压下率为15～22％。

更进一步的，一次冷轧过程中，第1道次张力为6～8KN；第2道次张力为15～25KN，第3～5道次张力为10～15KN。

更进一步的，一次冷轧过程中，第1道次轧制速度为2.5～3.0m/s，第2～5道次轧制速度为6.0～6.5m/s。

更进一步的，二次冷轧过程中，第1道次压下率为35～45％，第2道次压下率为20～30％。

更进一步的，二次冷轧过程中，第1道次张力为6.0～6.5KN，第2道次张力为9～10KN。

更进一步的，二次冷轧过程中，第1道次轧制速度为2.5～4.0m/s，第2道次轧制速度为5.0～6.0m/s。

更进一步的，一次冷轧和二次冷轧过程中，两次轧制轧辊粗糙度＞0.8，冷轧板厚度偏差±0.002mm；冷轧完成后，所得冷轧板高斯织构含量在0.8～1.5％。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，包括一次冷轧和二次冷轧，通过对一次冷轧和二次冷轧的轧制道次及各道次的压下率进行优化设计，一方面能够进一步优化织构，提高二次冷轧板中高斯取向晶核含量；另一方面，道次压下率的控制能够充分保证适宜的轧制力，轧制时不容易断带，轧制稳定性较高，板型较好。同时，本发明还结合对冷轧时的轧制温度、轧制张力及轧制速度进行优化，尤其是轧制速度与道次压下率匹配精确控制轧制温度，能够进一步保证轧制顺利，从而有效保证了所得取向硅钢冷轧板的性能。

(2)本发明的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，一次冷轧采用4～5次轧制，二次冷轧采用2道次轧制。具体的，本发明根据不同厚度的冷轧板进行选择，当其厚度小于2.5mm时，一次冷轧采用4道次轧制；其厚度在2.5～3.0mm时，一次冷轧采用5道次轧制。通过控制一次冷轧和二次冷轧的道次压下率匹配衔接对晶粒取向的调整，使所得取向硅钢的织构发生高斯织构→{111}织构→高斯织构转变，保留最多的高斯取向晶粒。

(3)本发明的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，一方面通过对各道次的压下率进行控制，另一方面，对各道次的轧制张力及轧制速度进行优化，匹配合适的轧制温度，从而能够获得高质量的取向硅钢冷轧板。同时，轧制过程中轧制速度与道次压下率匹配精确控制轧制温度，保证轧制顺利。此外，通过控制轧辊合适的粗糙度(粗糙度＞0.8)、张力影响板型及轧制摩擦力，防止轧制过程打滑，有效保证了轧制的稳定性和冷轧效果，使得所得的冷轧板厚度偏差为±0.002mm，冷轧板高斯取向含量在0.8～1.5％。

附图说明

图1为本发明的实施例1中所得取向硅钢二次冷轧板组织；

图2为本发明的实施例1中所得取向硅钢二次冷轧板组织；

图3为本发明的对比例1中所得取向硅钢二次冷轧板组织。

具体实施方式

本发明的一种高性能取向硅钢冷轧工艺，包括一次冷轧和二次冷轧，取向硅钢热轧板厚度在2.0～3.0mm，一次冷轧轧制采用4或5道次轧制，轧至厚度0.60～0.625mm，轧制温度为100℃～105℃；二次冷轧轧制采用2道次，轧至厚度0.24～0.26mm，轧制温度为95℃～100℃。具体的，当取向硅钢热轧板厚度不超过2.5mm时，采用4道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％，第2道次压下率为30～35％；第3道次压下率为25～30％；第4道次压下率为20～25％。当取向硅钢热轧板厚度大于2.5mm，且不超过3.0mm时，采用5道次轧制，压下率分配为：第1道次压下率为20～25％；第2道次压下率为25～35％；第3道次压下率为25～35％；第4道次压下率为20～25％，第5道次压下率为15～22％。其中，一次冷轧过程中，第1道次张力为6～8KN；第2道次张力为15～25KN，第3～5道次张力为10～15KN；第1道次轧制速度为2.5～3.0m/s，第2～5道次轧制速度为6.0～6.5m/s。

二次冷轧过程中，第1道次压下率为35～45％，第1道次张力为6.0～6.5KN，第1道次轧制速度为2.5～4.0m/s；第2道次压下率为20～30％，第2道次张力为9～10KN，第2道次轧制速度为5.0～6.0m/s。同时，一次冷轧和二次冷轧过程中，两次轧制轧辊粗糙度＞0.8，冷轧板厚度偏差±0.002mm；冷轧完成后，所得冷轧板高斯织构含量在0.8～1.5％。

需要说明的是，目前，厚板坯生产取向硅钢一般经过两次冷轧，使冷轧板获得{111}织构以及尽量多的高斯晶核。同时，由于冷轧板型对产品磁性能影响较大，需保证冷轧板型，且取向硅钢的硅含量较高，在冷轧工艺中还需保证冷轧过程不断带。然而，冷轧过程轧制压下率的大小直接影响晶粒取向的转动，因此控制压下率可以精确控制晶粒取向。但是，目前冷轧工艺控制全部集中在总压下率的研究，并且基本采用平均分配的原则分配各道次的压下率。在不同条件下，对总压下率的控制研究已经很成熟，仅靠对总压下率进行调整，想要再进一步优化织构已经没有空间，同时，目前的研究都没有保证二次冷轧板中高斯取向晶核的含量。

在总压下率一定的情况下，各道次压下率对织构的影响尚且没有相关研究，通过控制各道次的压下率匹配衔接对晶粒取向的调整尚属空白。申请人前期通过大量研究发现，在可逆轧制过程，第一道次发生高斯织构→{111}织构转变，下一道次逆向轧制时，部分{111}织构又旋转回高斯织构，从而可以保留部分高斯织构。但是研究也发现，并不是所有的可逆轧制均存在这一现象，道次压下率过小，驱动力小，{111}织构无法旋转回高斯织构位置；道次压下率过大，{111}织构旋转越过高斯织构形成铜型织构，即发生{111}织构→高斯织构→铜型织构转变，而铜型织构对磁性能更加不利。因此，获得高斯织构的道次压下率窗口极其窄，如不掌握此现象规律，简单调整压下率配比很难获得这一效果。并且，第一次冷轧与第二次冷轧工艺必须严格衔接，否则第一次冷轧保留的高斯织构很容易被第二次冷轧消除。这一研究成果在工业化二十辊轧机可逆轧制过程中得到了充分验证，而关于此成果尚未见相关报道。

利用这一创新性的发现，本发明在控制一定的总压下率的情况下，再通过控制各道次压下率，有效使得织构发生了从高斯织构→{111}织构→高斯织构的转变，从而可以保留最多的高斯取向晶粒，能够进一步提高所得取向硅钢的磁性能。

此外，本发明的冷轧工艺，除了考虑了晶粒取向的因素以外，还需要考虑轧制的稳定性。各道次压下率太大，轧制力太大，容易断带，轧制不稳定，所得冷轧板的板型不好，影响取向硅钢的性能。各道次压下率过小，轧制道次多，加工硬化大，生产效率低且成本高。本发明通过大量实验研究及对数据进行分析处理得出，将开始道次压下率降低，有利于咬入与建立张力过程；中间随着轧制速度的增加及轧制温度的升高，采用大压下率；最后道次保证板型，适当减小压下率。同时，本发明还对轧制速度与道次压下率进行匹配，避免了轧制速度过大，轧制不稳定及轧制速度过小，轧制过程板温低，轧制力大的缺陷，有利于进一步提高轧制的稳定性及所得冷轧板的板型。此外，轧辊的合适粗糙度、张力影响板型及轧制摩擦力，能够有效防止轧制过程打滑，且轧制速度与道次压下率匹配精确控制轧制温度，可以保证轧制顺利进行。

本发明的技术方案，一方面，通过控制各道次压下率的大小，确保相应的变形量，从而控制取向转动。因为超出本发明的各道次压下率的范围，其内部的高斯织构转动至稳定的形变织构，难以恢复。若压下率低于本发明中给出的各道次压下率范围，冷轧板中高斯织构的含量不能得到保证。另一方面，各道次压下率配合相应的轧制速度、张力和温度，在本发明中限定的范围内可以确保二次冷轧板高斯取向含量在0.8～1.5％，厚度偏差控制±0.002mm，高温退火后最终得到平均偏离角小于7°的100％高斯晶粒。若超出本发明的工艺参数的范围，二次冷轧板高斯取向含量不仅得不到保证，而且轧制还容易不稳定。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

取向硅钢热轧板厚度在2.75mm，冷轧采用5道次，各道次厚度为2.10mm、1.5mm、1.10mm、0.85mm、0.625mm，压下率依次为23.63％、28.57％、26.67％、22.73％、20.58％，一次冷轧板厚度0.625mm。冷轧过程第1道次张力8KN，第2道次20KN，第3～5道次15KN。第1道次轧制速度2.5m/s，板带温度100℃，第2道次至第5道次轧制速度6.5m/s，板带温度105℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.35mm、0.26mm，压下率分别为44％、25.7％，各道次轧制速度为4.0m/s、6.0m/s，板温为95℃、98℃，张力控制为6.5KN、10KN。

轧辊粗糙度0.9，二次冷轧板板厚度偏差0.0015mm。

本实施例的冷轧板组织如图1所示，含有大量的形变带，高斯织构含量0.85％，纤维带状组织很少。

实施例2

取向硅钢热轧板厚度在2.0mm，冷轧采用4道次，各道次厚度为1.60mm、1.10mm、0.80mm、0.60mm，压下率依次为20％、31.25％、27.27％、25％，一次冷轧板厚度0.60mm。冷轧过程第1道次张力7KN，第2道次15KN，第3～5道次12KN。第1道次轧制速度2.5m/s，板带温度101℃，第2道次至第5道次轧制速度6.0m/s，板带温度105℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.35mm、0.255mm，压下率分别为41.7％、27.1％，各道次轧制速度为3.0m/s、5.5m/s，板温为95℃、99℃，张力控制为6.0KN、9.5KN。

轧辊粗糙度0.85，二次冷轧板板厚度偏差0.002mm。

本实施例的冷轧板组织如图2所示，含有大量的形变带，高斯织构含量1.03％，纤维带状组织很少。

实施例3

取向硅钢热轧板厚度在2.65mm，冷轧采用5道次，各道次厚度为2.12mm、1.59mm、1.03mm、0.83mm、0.64mm，压下率依次为20％、25％、35％、20％、22％，一次冷轧板厚度0.64mm。冷轧过程第1道次张力6KN，第2道次15KN，第3～5道次10KN。第1道次轧制速度2.8m/s，板带温度101℃，第2道次至第5道次轧制速度6.0m/s，板带温度103℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.42mm、0.29mm，压下率分别为35％、30％，各道次轧制速度为2.5m/s、5.0m/s，板温为95℃、98℃，张力控制为6.0KN、9KN。

轧辊粗糙度1.0，二次冷轧板板厚度偏差0.0016mm。

本实施例的冷轧板组织基本与图1相同，其有大量的形变带，高斯织构含量1.05％，纤维带状组织很少。

实施例4

取向硅钢热轧板厚度在3.00mm，冷轧采用5道次，各道次厚度为2.25mm、1.46mm、0.95mm、0.71mm、0.606mm，压下率依次为25％、35％、35％、25％、15％，一次冷轧板厚度0.606mm。冷轧过程第1道次张力7KN，第2道次25KN，第3～5道次12KN。第1道次轧制速度3.0m/s，板带温度102℃，第2道次至第5道次轧制速度6.5m/s，板带温度105℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.33mm、0.27mm，压下率分别为45％、20％，各道次轧制速度为3.0m/s、5.5m/s，板温为95℃、98℃，张力控制为6.3KN、9.5KN。

轧辊粗糙度0.9，二次冷轧板板厚度偏差0.0015mm。

本实施例的冷轧板组织基本与图1相同，其有大量的形变带，高斯织构含量0.93％，纤维带状组织很少。

实施例5

取向硅钢热轧板厚度在2.05mm，冷轧采用4道次，各道次厚度为1.54mm、1.07mm、0.81mm、0.645mm，压下率依次为25％、30％、25％、20％，一次冷轧板厚度0.645mm。冷轧过程第1道次张力7KN，第2道次15KN，第3～5道次12KN。第1道次轧制速度2.5m/s，板带温度100℃，第2道次至第5道次轧制速度6.0m/s，板带温度103℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.376mm、0.274mm，压下率分别为41.7％、27.1％，各道次轧制速度为3.0m/s、5.5m/s，板温为96℃、99℃，张力控制为6.0KN、9.5KN。

轧辊粗糙度0.85，二次冷轧板板厚度偏差0.002mm。

本实施例的冷轧板组织基本与图2相同，其有大量的形变带，高斯织构含量1.25％，纤维带状组织很少。

实施例6

取向硅钢热轧板厚度在2.5mm，冷轧采用4道次，各道次厚度为1.87mm、1.22mm、0.85mm、0.648mm，压下率依次为24.99％、35％、30％、24％，一次冷轧板厚度0.648mm。冷轧过程第1道次张力7KN，第2道次15KN，第3～5道次12KN。第1道次轧制速度2.5m/s，板带温度101℃，第2道次至第5道次轧制速度6.0m/s，板带温度105℃。

第二次冷轧轧制2道次，各道次厚度为0.378mm、0.275mm，压下率分别为41.7％、27.1％，各道次轧制速度为3.0m/s、5.5m/s，板温为96℃、99℃，张力控制为6.0KN、9.5KN。

轧辊粗糙度0.85，二次冷轧板板厚度偏差0.002mm。

本实施例的冷轧板组织基本与图2相同，其有大量的形变带，高斯织构含量1.15％，纤维带状组织很少。

对比例1

取向硅钢热轧板厚度在2.75mm，冷轧采用5道次，采用恒压下率分配方式，一次冷轧板厚度0.625mm。冷轧过程各道次张力为定值10KN，轧制速度均为4.0m/s，板带温度90℃。第二次冷轧轧制2道次轧制0.26mm，也采用恒压下率分配方式，轧制速度均为4.0m/s，板温为80℃，张力控制为5.0KN。

轧辊粗糙度0.8，二次冷轧板板厚度偏差0.005mm。

本对比例的冷轧板组织如图3所示，由于采用恒压下率轧制，最后2道次压下率大，加工硬化高，导致最后轧制力偏大，轧制不稳定，厚度偏差大，并出现打滑现象。最后冷轧组织以纤维组织为主，形变带组织很少，高斯织构含量0.29％。