CN111560554A - 一种稀土无取向硅钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土无取向硅钢的制备方法，包括以下工序：炼铁→KR脱硫→转炉→RH精炼→连铸→加热→热轧→层冷→卷取→酸轧→退火→涂层→干燥烧结，其中热轧原料的化学成分按质量百分比计满足：C≤0.004％，Si：0.5～2.0％，Mn：0.3～1.0％，Al：0.3～1.0％，P≤0.10％，S≤0.004％，N≤0.005％，O≤0.008％，稀土Ce：0.0010～0.0090％，其余为Fe和不可避免的杂质。该方法获得的稀土无取向硅钢的磁性能为P1.5/50＝2.8～3.1W/kg，B5000/50＝1.68～1.72T，性能好，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于无取向硅钢制备技术领域，具体涉及一种稀土无取向硅钢的制备方法，尤其涉及一种高性能稀土无取向硅钢的制备方法。
背景技术
硅钢是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁心。其生产工艺复杂，制造技术严格，视为企业的生命。中高牌号无取向硅钢属于高端产品，主要用于汽车和家电等领域。对于生产高性能、低成本无取向硅钢要求很高，工艺要求苛刻，工艺流程复杂。
文献CN101358272A公开了一种加稀土铈的高牌号无取向电工钢的制备方法。该文献采用高Si加稀土Ce的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品，成分设计范围：C≤0.005％，Si：2.4～3.3％，Mn：0.1～0.6％，Al：0.8～1.5％，P≤0.02％，S≤0.003～0.006％，N≤0.008％，O≤0.015％，稀土Ce：0.0015～0.030％，成品的磁性能为P1.5/50＝2.21～2.54W/kg，B5000/50＝1.70～1.72T。此文献铁损控制较低，主要针对高牌号，并且需要常化工序，同时Si含量较高，成本高。
文献CN102345001A公开了一种稀土处理的低牌号无取向电工钢制备方法。其通过CSP流程生产的热轧原料，经过酸轧、退火和涂层进行生产，得到铁损范围成品的磁性能为P1.5/50＝3.45～5.02W/kg，B5000/50＝1.67～1.75T。此文献主要针对低牌号，只能作为一般的电机铁芯材料。
文献CN1796015A公开了薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向电工钢的方法，其实施例3中加入Si：2.10％和Al：0.3％等元素。铁损P1.5/50最低仅能达到2.9～3.2W/kg。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种稀土无取向硅钢的制备方法，包括以下工序：炼铁→KR脱硫→转炉→RH精炼→连铸→加热→热轧→层冷→卷取→酸轧→退火→涂层→干燥烧结，其中所述稀土无取向硅钢的热轧原料的化学成分按质量百分比计满足：C≤0.004％，Si：0.5～2.0％，Mn：0.3～1.0％，Al：0.3～1.0％，P≤0.10％，S≤0.004％，N≤0.005％，O≤0.008％，稀土Ce：0.0010～0.0090％，其余为Fe和不可避免的杂质；
其中铁水经所述KR脱硫处理后，入转炉铁水硫含量≤0.002％，转炉出钢温度大于1680℃，出钢温降要求小于70℃；
所述连铸过程中铸机采用恒拉速控制，拉速范围0.8～1.2m/min；
所述加热工序中，加热炉温度1100～1300℃，加热时间1～6h；
所述热轧工序采用2250mm轧机，热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为1.8～2.8mm，然后进行酸轧，酸轧后厚度为0.5mm，退火温度为900～1050℃，退火时间为60～180s；
所述干燥烧结工序为在300～500℃进行干燥烧结。
由上述的方法制备获得的稀土无取向硅钢也属于本发明的内容，获得的稀土无取向硅钢的晶粒尺寸范围60～110μm，磁性能为P1.5/50＝2.8～3.1W/kg，B5000/50＝1.68～1.72T。
基于以上技术方案提供的稀土无取向硅钢的制备方法在普通的设计成分条件下，加入稀土元素后通过影响析出物的尺寸和分布，获得的成品的晶粒尺寸发生明显改善，磁性能得到提升，可生产高性能的无取向硅钢。本发明提供的方法相对于文献CN101358272A提供的方法，无需进行常化处理工序，并且本发明的成分设计采用较低含量的Si，不仅成本大大降低，而且获得的无取向硅钢具有较高的磁感和较低的铁损，优于同等成分设计前提下使用现有技术中的方法获得的无取向硅钢的磁感和铁损。相对于文献CN102345001A提供的方法，本发明的炼钢和热轧工艺采用2250mm轧机生产，性能均匀，板形和同板差控制较好，获得的稀土无取向硅钢的磁性能显著优于该文献制备的硅钢；相对于文献CN1796015A提供的方法，本发明Si元素含量低，可以降低成本，并且炼钢和热轧工艺采用2250mm轧机生产，冷轧采用酸连轧，生产流程短节奏快，耗时较短，获得的硅钢具有较好的磁性能。
附图说明
图1为实施例1获得的硅钢的金相组织照片；
图2为对比例获得的硅钢的金相组织照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种高性能稀土无取向硅钢制备方法，得到良好的磁性能和降低的成本。提供的方法具体包括以下工序：炼铁→KR脱硫→转炉→RH精炼→连铸→加热→热轧→层冷→卷取→酸轧→退火→涂层→干燥烧结→在线检测→分卷切边→包装交货。
其中按照钢水化学元素的要求挑选铁水，铁水需经KR脱硫处理，要求入转炉铁水硫含量≤0.002％。转炉出钢温度大于1680℃，出钢温降要求小于70℃。根据供RH钢水成分及温度进行深脱碳处理。脱碳结束后，加入微碳硅铁、金属锰、磷铁、铝粒等合金调整成分。连铸全程保护无氧化浇铸，使用涂抹料中包及无碳中包覆盖剂，减少浇铸过程增碳。铸机采用恒拉速控制，拉速范围0.8～1.2m/min。用于热轧原料的化学成分按质量百分比计满足：C≤0.004％，Si：0.5～2.0％，Mn：0.3～1.0％，Al：0.3～1.0％，P≤0.10％，S≤0.004％，N≤0.005％，O≤0.008％，稀土Ce：0.0010～0.0090％，其余为Fe和不可避免的杂质。热轧加热炉温度1100～1300℃，加热时间1～6h，热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为1.8～2.8mm，然后进行酸连轧，酸轧后厚度0.5mm，冷轧板退火温度为900～1050℃，退火时间为60～180s，退火时不需要加湿脱碳，产品退火后进行涂层，在300～500℃进行干燥烧结。成品的晶粒尺寸范围60～110μm。
以下通过实施例详细描述本发明的内容，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
各实施例的化学成分含量见表1。
表1：各实施例和对比例的热轧原料的化学成分(wt％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Alt | N | O | Ce |
| 对比例 | 0.003 | 1.82 | 0.68 | 0.065 | 0.003 | 0.65 | 0.0020 | 0.005 | - |
| 实施例1 | 0.002 | 1.86 | 0.70 | 0.063 | 0.003 | 0.67 | 0.0019 | 0.006 | 0.0026 |
| 实施例2 | 0.003 | 1.83 | 0.69 | 0.065 | 0.003 | 0.70 | 0.0018 | 0.005 | 0.0054 |
| 实施例3 | 0.003 | 1.87 | 0.70 | 0.070 | 0.003 | 0.68 | 0.0025 | 0.007 | 0.0087 |
按照上表1的化学成分，采用以下工序进行制备本发明的高性能稀土无取向硅钢：铸机采用恒拉速控制，拉速范围0.8～1.2m/min。热轧加热炉温度1100～1300℃，加热时间1～6h，热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为1.8～2.8mm，然后进行酸连轧，酸轧后厚度0.5mm，冷轧板退火温度为900～1050℃，退火时间为60～180s，退火时不需要加湿脱碳，产品退火后进行涂层，在300～500℃进行干燥烧结。检测成品磁性能见表2所示。
表2：成品磁性能范围
| 实施例 | 铁损P<sub>1.5/50</sub>(w/kg) | 磁感B<sub>5000/50</sub>(T) |
| 对比例 | 3.124 | 1.693 |
| 实施例1 | 3.030 | 1.687 |
| 实施例2 | 2.985 | 1.702 |
| 实施例3 | 2.969 | 1.695 |
如图1和图2所示，分别示出了实施例1和对比例获得的成品的金相组织，结合上表2数据可见相对于不添加稀土的对比例，实施例1获得的硅钢的晶粒尺寸发生明显改善，磁性能得到提升。
本领域技术人员已知，硅是无取向硅钢中主要的合金元素之一，随着硅含量的提高，电阻值也提高从而降低涡流损耗，铁损值P1.5/50降低，B5000/50也降低，因此通过提高硅元素的含量是降低电工钢铁损的主要方法之一。文献CN101358272A公开的方法通过采用较高的Si含量，使得获得的无取向硅钢成品的磁性能为P1.5/50＝2.21～2.54W/kg，B5000/50＝1.70～1.72T，具有较高的磁感和较低的铁损。然而，当将文献CN101358272A公开的方法应用于本发明的低Si含量的成分设计时，此处使用实施例2的成分设计，按照文献CN101358272A公开的方法获得的无取向硅钢成品的磁性能为P1.5/50＝3.215W/kg，B5000/50＝1.72T，可见当采用低Si含量的成分设计时，文献CN101358272A公开的方法获得的无取向硅钢成品的磁性能具有较高的铁损，其磁性能劣于本发明提供的方法获得的无取向硅钢成品的磁性能。而采用文献CN1796015A中实施例3公开的方法，使用本发明的实施例2的成分设计时，获得的无取向硅钢成品的磁性能为P1.5/50＝3.133W/kg，B5000/50＝1.73T，其磁性能也劣于本发明提供的方法获得的无取向硅钢成品的磁性能。可见，本发明提供的方法在较低Si含量的情况下能够获得磁性能较好的无取向硅钢成品，是现有技术中的方法所达不到的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种稀土无取向硅钢的制备方法，包括以下工序：炼铁→KR脱硫→转炉→RH精炼→连铸→加热→热轧→层冷→卷取→酸轧→退火→涂层→干燥烧结，其特征在于：所述稀土无取向硅钢的热轧原料的化学成分按质量百分比计满足：C≤0.004％，Si：0.5～2.0％，Mn：0.3～1.0％，Al：0.3～1.0％，P≤0.10％，S≤0.004％，N≤0.005％，O≤0.008％，稀土Ce：0.0010～0.0090％，其余为Fe和不可避免的杂质；
其中铁水经所述KR脱硫处理后，入转炉铁水硫含量≤0.002％，转炉出钢温度大于1680℃，出钢温降要求小于70℃；
所述连铸过程中铸机采用恒拉速控制，拉速范围0.8～1.2m/min；
所述加热工序中，加热炉温度1100～1300℃，加热时间1～6h；
所述热轧工序采用2250mm轧机，热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为1.8～2.8mm，然后进行酸轧，酸轧后厚度为0.5mm，退火温度为900～1050℃，退火时间为60～180s；
所述干燥烧结工序为在300～500℃进行干燥烧结。
2.由权利要求1所述的方法制备获得的稀土无取向硅钢。
3.根据权利要求2所述的稀土无取向硅钢，其特征在于，所述稀土无取向硅钢的晶粒尺寸范围60～110μm，磁性能为P1.5/50＝2.8～3.1W/kg，B5000/50＝1.68～1.72T。
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