一种低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法

摘要

一种低铁损冷轧无取向硅钢，其组分及wt%为：Si：3.0～3.7%，Als≤0.15%，C≤0.004%，Mn：0.15～0.80%，P≤0.02%，S≤0.005%，N≤0.002%。生产步骤：炼钢并铸坯；对铸坯加热；热轧；常化；经常规酸洗后冷轧；第一次成品退火；最终成品退火；冷却、涂层及精整。本发明通过降低Als的含量，使铁损进一步降低；再通过采取两次成品退火，可以生产出厚度为0.35mm，铁损P1.5/50≤2.0W/kg，磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢，且成材率高，成本较低。

权利要求

1.一种低铁损冷轧无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：Si：3.22～3.7%，Als≤

0.15%，C≤0.0018%，Mn：0.30～0.80%，P≤0.02%，S≤0.005%，N≤0.002%，其余为Fe和不可避免的杂质；

生产方法：

1）炼钢，真空冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，加热温度控制在1050～1150℃，保温时间控制为60～120min；

3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；

4）进行常化，常化温度控制为900～1150℃，常化时间控制为20～50s；

5）经常规酸洗后进行冷轧，并轧制至成品厚度0.35mm；

6）进行第一次成品退火，退火温度为900～1050℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；退火后的钢板不涂层；并控制炉内张力在0.22

～0.5kg/mm；

7）进行最终成品退火，退火温度为850～875℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；

8）按常规进行冷却、涂层及精整，并待用。

2.如权利要求1所述的一种低铁损冷轧无取向硅钢，其特征在于：Als的重量百分比含量≤0.005%。

3.生产权利要求1所述的一种低铁损冷轧无取向硅钢的方法，其步骤：

1）炼钢，真空冶炼并连铸成坯；

2）对铸坯加热，加热温度控制在1050～1150℃，保温时间控制为60～120min；

3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；

4）进行常化，常化温度控制为900～1150℃，常化时间控制为20～50s；

5）经常规酸洗后进行冷轧，并轧制至成品厚度0.35mm；

6）进行第一次成品退火，退火温度为900～1050℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；退火后的钢板不涂层；并控制炉内张力在0.2～0.5kg/mm2；

7）进行最终成品退火，退火温度为850～875℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；

8）按常规进行冷却、涂层及精整，并待用。

说明书

一种低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无取向硅及其方法，具体地属于一种厚度为0.35mm、铁损P1.5/50≤2.0W/kg的低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法。

背景技术

[0002] 冷轧无取向硅钢主要应用于各种电动机、旋转机器的铁芯材料，及变压器等静止器的铁芯材料。

[0003] 高牌号无取向硅钢主要应用于制造大型电动机和发电机铁芯，以及特种设备铁芯制作，其磁性的主要特点是铁损低。经典理论及传统工艺上，生产此类产品是Si含量在3.0%以上，添加0.2%以上的Al，以期通过提高电阻率以达到降低铁损的目的。但在实际生产过程发现，随着对铁损要求越来越高，而Si及Al的含量过高，会导致钢板的脆性增大，对生产带来极大的难度，成材率也会大幅度降低，同时成品表面缺陷也会增多。

[0004] 经检索，中国专利申请号为CN200510046810.1的文献，公开了《一种低铁损冷轧无取向硅钢板的制造方法》，其化学成分为：Si+Al≤4.2%，C≤0.005%,Mn：0.2～0.35%，S≤0.003%，N≤0.003%，O≤0.002%，其余产Fe及杂质元素；其生产工艺为热轧工艺加热温度为
1130～1180℃，终轧温度为830～870℃，卷取温度为580～620℃，热轧后采用一次冷轧法，总压下率为72～85%，在冷轧工序中最后一道次采用异步轧制方式，其上、下工作辊的周向速度比为1：1.05～1：1.30，且冷轧方向始终与热轧方向一致。该文献中所提供的生产方法在冷轧中采用异步轧制，该工艺在目前工业化宽带生产中很困难，有很大的局限性，且该文献专利的实施例中，0.50mm成品铁损P1.5/50为2.79～2.95W/kg，B5000为1.70T，磁性能偏低。

[0005] 中国专利申请号为CN201410545379.4的文献，公开了《一种变频高效压缩机用无取向硅钢生产方法》，其化学成分为C≤0.005%，Si：3.1～3.4%， Mn：0.03～0.1%，Als≤0.01%，P≤0.05%，0＜S≤0.0025%，Cu≤0.06%，Sn：0.04～0.06%，N≤0.0025%，O≤0.002%，其余产Fe及杂质元素，并满足Mn/S在20～80，且满足伸长率A与硬度HV5的比值在0.13～0.17。
其生产工艺为连铸成坯，板坯加热到1100～1200℃，加热及保温时间为0.5～1小时，控制精轧温度在800～900℃，控制卷取温度在580～680℃；常化温度在900～1000℃，常化时间为
30～180秒；一次冷轧至0.35mm，控制道次压在20～45%，成品退火温度为900～1050℃。该文献的工艺生产出的无取向硅钢的铁损仍在P1.5/50为2.0W/kg以上，B5000在1.70T左右。

[0006] 中国专利申请号为CN200710042541.0的文献，公开了《一种高牌号无取向硅钢及其制造方法》，其成分为Si：2.5～3.5%，Al：0.5～1.5%，C≤0.004%，Mn：0.10～1.5%，P≤0.02%，S≤0.005%，N≤0.002%，B≤0.005%，B/(C+N)=0.5～2.0，其制造方法主要包括，将铸坯在加热炉内加热到1100℃以上，保温后进行轧制，常化温度为920～980℃，保温时间为10～90S；退火温度为900～950℃，保温时间为10～28S，气氛为40%～70%H2+60%～30%N2，D.P.=-25～-40℃。按照上述成分及工艺生产的0.50mm成品，铁损在P1.5/50为2.38～2.81W/kg，磁感B5000为1.67T以上。其成品性能仍在P1.5/50大于2.0W/kg以上。

[0007] 中国专利申请号为CN91107594.1的文献，公开了一种《磁性能优良且表面外观良好的无取向硅钢薄板的制造方法》，其成分为C 0.02%以下，Si或者Si+Al 4.0%以下，Mn 1.0%以下，P 0.2%以下，再根据需要含Sb和Sn中任何一种或者两种合计0.4%以下，其余基本上是Fe构成。之后热轧至2.3mm厚的轧带钢，将热轧后的热轧钢带以压下量为5～15%进行冷轧，进行第一次退火，温度为700～1000℃；之后再进行压下量为50%以上的冷轧，进行第二冷饮退火，再进行压下量为1-15%的冷轧轧成最终板厚，然后进行最终退火。其成品磁性值P1.5/50在2.1～2.3W/kg，未达到2.0W/kg以下。该文献专利中所提供的工艺比较复杂，采用三次冷轧法生产，极大的降低了成材率，延长生产周期，且其第一次冷轧压下率较小为5～
15%，冷轧后钢板厚度较厚，在退火时机组生产效率低。该文献专利中的工艺在生产中很难实施。

发明内容

[0008] 本发明针对现有技术存在的不足，提供一种磁性值：P1.5/50≤2.0W/kg，B5000≥1.67T，厚度在0.35mm的低铁损冷轧无取向硅钢及生产方法。

[0009] 实现上述目的的措施：

[0010] 一种低铁损冷轧无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：Si：3.0～3.7%，Als≤0.15%，C≤0.004%，Mn：0.15～0.80%，P≤0.02%，S≤0.005%，N≤0.002%，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0011] 优选地：Als的重量百分比含量≤0.005%。

[0012] 生产一种低铁损冷轧无取向硅钢的方法，其步骤：

[0013] 1）炼钢，真空冶炼并连铸成坯；

[0014] 2）对铸坯加热，加热温度控制在1050～1150℃，保温时间控制为60～120min；

[0015] 3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；

[0016] 4）进行常化，常化温度控制为900～1150℃，常化时间控制为20～150s；

[0017] 5）经常规酸洗后进行冷轧，并轧制至成品厚度0.35mm；

[0018] 6）进行第一次成品退火，退火温度为900～1050℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；退火后的钢板不涂层；并控制炉内张力在0.2～0.5kg/mm2；

[0019] 7）进行最终成品退火，退火温度为850～1000℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；

[0020] 8）按常规进行冷却、涂层及精整，并待用。

[0021] 本发明中各元素及主要工艺的作用及机理

[0022] Si，可以提高电阻率，降低铁损，是电工钢中重要的合金元素，尤其是对于高牌号无取向硅钢。当Si含量低于3.0%，则得不到所需的铁损值，但如Si含量过3.7%，会大幅提高脆性，难以冷轧加工。

[0023] Als，其含量超过0.15%时，会导致磁感B5000降低。当Als低于0.15%，特别地，Als≤0.005%，可有效降低成品铁损值，此时对提高磁感B5000也非常有利。这是因为此时由于Als含量很低，钢基体中AlN量较少，在热处理过程中促使（111）织构减少，进而改善磁性能。

[0024] C，是磁性有害元素，能强烈阻碍晶粒长大，引起铁损增加。如果含量过0.004%会发生磁时效，因此规定C≤0.004%。

[0025] Mn，也可以提高电阻率，降低铁损。同时可与S形成稳定的MnS，降低S导致的热脆性，改善钢的热脆性，因此添加0.15%以上的Mn。但高于0.8%时，会降低有利织构比例，恶化磁性能，因此Mn含量为0.15%～0.80%。

[0026] P，对于高牌号无取向硅钢，含量高于0.02%时会增加钢板的脆性，继而导致冷轧加工困难，因此P的含量要≤0.02%。

[0027] S，为有害元素，含量过高不利于加工，且会与Mn形成细小的MnS，阻碍退火时晶粒长大，恶化磁性，本发明要求S含量≤0.005%。

[0028] N，易与Al形成细小弥散AlN，热处理时阻碍晶粒长大，磁性能变差，高于0.0025%时，AlN会大量析出，严重恶化磁性能，因此本发明要求N≤0.0025%。

[0029] 本发明之所以控制加热温度控制在1050～1150℃，是因为加热温度低于1050℃，板坯变形抗力大，轧制困难；温度高于1150℃，板坯中的AlN、MnS等会析出固溶，后续会形成弥散细小的析出物，抑制晶粒长大，恶化磁性能。故将加热温度控制在1050～1150℃。

[0030] 本发明之所以控制常化温度在900～1150℃，是由于若低于900℃，时间过短，不能达到改善有利织构的目的；若温度高于1150℃，时间过长，则钢板晶粒过大，使得钢板脆性加大，冷轧通板困难。

[0031] 本发明中之所以将第一次成品退火温度控制在900～1050℃，保温时间为20～120s，是经过大量试验，发现岂能是使钢板获得良好的晶粒尺寸，如果温度低于900℃，且时间过短，晶粒不易于长大，得不到目标磁性能；当温度高于1050℃时，容易造成钢板氧化、结瘤等表面缺陷，机组生产难度加大。同时应控制第一次成品退火过程中，钢带在炉内张力应控制在0.2～0.5kg/mm2范围内，钢带因经过拉伸，钢带纵向磁性能得到改善，同时可以使有利织构组分比例增加。

[0032] 本发明中之所以将第二次成品退火温度控制为850～1000℃，保温时间为20～120s，期由于其一方面可以消除钢板中的应力，另一方面可以使钢板中晶粒尺寸更加均匀，同时可以改善横向磁性能，最终改善成品平均磁性能。

[0033] 总之，本发明在成分方面特别通过降低Als的含量，使铁损进一步降低；再通过采取两次成品退火，可以生产出厚度为0.35mm，铁损P1.5/50≤2.0W/kg，磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢，本发明中的工艺经济，成材率高，能以较低的成本生产出磁性能良好的低铁损冷轧无取向硅钢。

具体实施方式

[0034] 下面对本发明予以详细描述：

[0035] 表1为本发明各实施例及对比例成分取值列表；

[0036] 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表及对应磁性能。

[0037] 本发明各实施例按照以下步骤生产：

[0038] 1）炼钢，真空冶炼并连铸成坯；

[0039] 2）对铸坯加热，加热温度控制在1050～1150℃，保温时间控制为60～120min；

[0040] 3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；

[0041] 4）进行常化，常化温度控制为900～1150℃，常化时间控制为20～150s；

[0042] 5）经常规酸洗后进行冷轧，并轧制至成品厚度0.35mm；

[0043] 6）进行第一次成品退火，退火温度为900～1050℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；退火后的钢板不涂层；并控制炉内张力在0.2～0.5kg/mm2；

[0044] 7）进行最终成品退火，退火温度为850～1000℃，保温时间为20～120s，气氛为干H2和N2混合气体，其中H2占体积百分比为20%～50%；

[0045] 8）按常规进行冷却、涂层及精整，并待用。

[0046] 说明：以下表1及表2中的数据并非一一对应关系；其生产的厚度均为0.35mm。

[0047] 表1 本发明各实施例及对比例成分取值列表（wt%）

[0048]

[0049] 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表及对应磁性能

[0050]

[0051] 从表2中可以看出，依据本发明中成分及工艺要求，可以得到成品铁损P1.5/50≤2.0W/kg，磁感B5000≥1.67T的冷轧无取向硅钢产品。而未满足本发明中所要求条件时，不能得到成品铁损P1.5/50≤2.0W/kg，磁感B5000≥1.67T冷轧无取向硅钢产品。

[0052] 本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。