CN101463447B - 一种低温板坯加热生产取向硅钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低温板坯加热生产取向硅钢的方法，它的特点：1)在现有成分的基础上通过调整成分配比，其Mn/S为2.0～3.0；2)通过热力学和动力学模型准确计算出不同成分取向硅钢的液相线温度，严格控制浇注过程中的过热度≤50℃；3)钢水在中包进行电脉冲处理。本发明的优点及效果在于：只需调整成分配比，不需添加其余合金，避免炼钢工序成本增加；浇铸时采用近液相线温度及中间包采用电脉冲处理，而控制铸坯中MnS固溶数量和尺寸，生产出的产品能明显降低板坯加热温度和加热时间，大幅降低热轧工序生产成本、提高成材率和生产效率电磁性能达到国标要求。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其是涉及硅钢的生产方法，具体是一种低温板坯加热生产取向硅钢的方法。
背景技术
目前，取向硅钢生产工艺流程一般为：高炉炼铁→转炉冶炼→炉外精炼→连铸+电磁搅拌→铸坯喷涂防氧化膜→加热及热轧→常化(Hi-B)→一次冷轧→中间退火(GO)→二次冷轧(GO)→脱碳退火及涂敷MgO隔离剂→成品高温退火→热平整拉伸退火及涂敷绝缘膜→重卷包装
一直以来，人们普遍认为，以常规成分生产普通取向硅钢时，Mn/S在3.0～3.5左右为最佳值，而这个比值下其铸坯必须经高温加热(GO为1350℃～1370℃；Hi-B为1380℃～1400℃)，使铸坯中＞1um的粗大MnS固溶(主要存在于铸坯板厚方向的等轴晶中心区内)，热轧过程中再以≤50nm的细小弥散状MnS析出，以保证二次再结晶发展完全和获得高磁性。但铸坯经高于1350℃加热会造成以下缺点：1)由于过氧化使烧损量增大(3.5％～6％)，比普碳钢加热烧损量约高4倍；2)形成的2FeO·SiO2氧化层熔点仅为1205℃，因此在高温加热中氧化层熔化而流到炉底，平均加热4000t铸坯就要清理熔渣，加热约8000t就要检修，产量低，修炉劳动条件差；3)由于铸坯晶粒粗化和遍布晶界氧化，热轧带易产生边裂，成材率降低；4)铸坯表层中铝、硅和碳与氧化合，其含量降低，随之产品磁性降低和不均匀，绝缘膜特性变坏。所以很多企业都在研究采用较低板坯加热温度生产取向硅钢的方法。目前生产GO钢比较通用的方法是，通过加入晶界富集元素Sb或Sn，作为初次晶粒长大的抑制剂；通过加入某些合金元素(如Cu、Se等)，生成低固溶温度的抑制剂(如CuS或MnSe或CuSe)，使普通取向硅钢板坯加热温度降低。申请号为85100664；专利名称：降低普通取向硅钢板坯加热温度的方法，该专利针对的硅钢产品为GO钢，通过加入晶界富集元素Sb或Sn，作为初次晶粒长大的抑制剂，并降低钢中的Mn、S、C含量，使普通取向硅钢板坯加热温度降低，但添加合金一方面会使炼钢成本增加，另一方面其降温幅度也很小。
申请号为98800888；名称为：基于低温板坯加热法生产具有高磁感应强度的晶粒择优取向电工钢板的方法，该专利针对的硅钢产品为Hi-B钢，在此方法中，抑制初次再结晶粒长大的抑制剂在冷轧至成品厚度后形成，从而使低温加热板坯成为可能，它的不足之处在于：由于钢板内抑制剂很少，基本不能抑制初次再结晶晶粒的长大，初次再结晶晶粒尺寸主要由温度和时间进行控制，因而脱碳退火及渗氮工艺范围窄，控制难度大；另一方面，由于渗氮在脱碳退火后进行，钢板表面已经形成一层以SiO2为主要成分的氧化层，渗氮的均匀性和渗氮行为易受表面氧化层的影响。
发明内容
本发明公开一种低温板坯加热生产取向硅钢的生产方法，采用电脉冲加近液相线浇注技术来控制铸坯中MnS析出数量和尺寸，可使板坯加热温度显著降低，满足生产合乎质量要求的取向硅钢。
主要技术方案如下：
1)控制Mn/S比值
本发明的化学成分为常规普通取向硅钢成分：控制Mn/S的比值，其Mn/S为2.0～3.0；
2)通过热力学和动力学模型准确计算出不同成分取向硅钢的液相线温度，严格控制浇注过程中的过热度≤50℃；
3)钢水在中包进行电脉冲处理，通过控制脉冲电压和脉冲频率使钢水成分均匀、控制硫的偏聚量及MnS颗粒的大小、增加铸坯中等轴晶比例和控制等轴晶大小。
取向硅钢生产的关键技术之一在于控制热轧过程中细小弥散分布的抑制剂(MnS和AlN)的析出量，而Mn/S比值对MnS析出量有显著的影响，最佳的Mn/S比值能使MnS在某一温度下的固溶量显著增加，可以实现在较低温度下获得与高温下等量、甚至更多的MnS固溶量，从而可以在热轧过程中析出更多细小弥散的有利抑制剂MnS，可以更有效的抑制初次晶粒的长大，促进高取向的二次晶粒长大，本发明Mn/S比值选择为2.0～3.0，保证板坯加热时温度可降到1000～1300℃，加热时间缩短为100～240min，近液相浇注和中间包施加电脉冲是为了保证铸坯中的MnS细小，从而可以在较低加热温度和一定加热时间内使钢中固溶的MnS达到饱和状态，热轧过程中MnS再以50～100nm的细小弥散状析出，以保证二次再结晶发展完全和获得高磁性。
本发明采用常规的二次冷轧法生产取向硅钢。
本发明的优点及效果在于：
只需调整成分配比，不需添加其余合金，避免炼钢工序成本增加；浇铸时采用近液相线温度及中间包采用电脉冲处理；生产出的产品能明显降低板坯加热温度和加热时间，大幅降低热轧工序生产成本、提高成材率和生产效率电磁性能达到国标要求。
具体实施方式
下面分别介绍几个具体的实施例对本发明的效果进行说明。
1)控制Mn/S比值，其Mn/S＝2.0～3.0
表1为本发明的比较例和实施例的成分组成及Mn/S
表1本发明实施例成分(重量百分比％)
| 实施例 | C | Si | Mn/S | P | Als | N | 余量 |
| 比较例1 | 0.041 | 3.05 | 3.5 | 0.009 | 0.0065 | 0.0050 | 其余为Fe及不可避免的杂质 |
| 比较例2 | 0.045 | 3.07 | 3.2 | 0.009 | 0.0083 | 0.0055 | 其余为Fe及不可避免的杂质 |
| 实施例1 | 0.043 | 3.06 | 2.7 | 0.009 | 0.0075 | 0.0053 | 其余为Fe及不可避免的杂质 |
| 实施例2 | 0.043 | 3.04 | 2.5 | 0.009 | 0.0078 | 0.0055 | 其余为Fe及不可避免的杂质 |
| 实施例3 | 0.041 | 3.04 | 2.1 | 0.009 | 0.0077 | 0.0056 | 其余为Fe及不可避免的杂质 |
2)通过热力学和动力学模型准确计算出不同成分取向硅钢的液相线温度，严格控制浇注过程中的过热度≤50℃；
3)钢水在中包进行电脉冲处理，脉冲频率范围为0.1Hz～1000Hz，脉冲电压范围为10V～10000V。
采用上述工艺生产的实施例对其电磁性能进行测试，其结果如表2：
表2实验材料电磁性能
| 电磁性能 | Mn/S | 铁损(P<sub>1.7</sub>，W/kg) | 磁感(B<sub>800</sub>，T) |
| 比较例1 | 3.5 | 1.42 | 1.785 |
| 比较例2 | 3.2 | 1.41 | 1.798 |
| 本发明实施例1 | 2.7 | 1.35 | 1.819 |
| 本发明实施例2 | 2.5 | 1.33 | 1.827 |
| 本发明实施例3 | 2.1 | 1.34 | 1.820 |
| GB/T2521-1996 | - | 1.40 | 1.78 |
国标要求材料铁损(P1.7)应该低于1.40W/kg而磁感(B800)应该大于1.78T，本发明完全达到国标要求。
本发明在现有成分的基础上通过调整成分配比、采用电脉冲和近液相线浇注技术及改进后续冷轧及退火工艺，使板坯在低温加热的条件下，生产出了符合国标要求的普通取向硅钢。
Claims (1)
1.一种低温板坯加热生产取向硅钢的方法，化学成分为常规普通取向硅钢成分，其特征在于：化学成分按重量百分比为C 0.043％，Si 3.04％，Mn/S 2.5，P 0.009％，Als0.0078％，N0.0055％，其余为Fe及不可避免的杂质；
1)通过热力学和动力学模型准确计算出不同成分取向硅钢的液相线温度，严格控制浇注过程中的过热度≤50℃；
2)钢水在中包进行电脉冲处理，脉冲频率范围为0.1Hz～1000Hz，脉冲电压范围为10V～10000V。
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