专利名称：磁性优良的高牌号无取向硅钢及其冶炼方法
技术领域：
本发明涉及无取向硅钢生产，尤其涉及磁性优良的高牌号无取向硅钢及其冶炼方法。
背景技术：
当前，无取向硅钢正逐渐向两极方向发展，即价格低廉的低牌号方向，以及磁性优良的闻牌号方向。闻牌号娃钢是指成品铁损不大于4. OW/kg的钢种。而单就闻牌号而目，能否有效降低材料铁损，是其今后的主攻方向。大幅提高钢中Si、Al元素含量，是改善高牌号磁性最为有效的措施之一。原因是，Si、Al元素能够显著提高材料的电阻率，可以有效降低磁晶各向异性，使磁化变得更加容易，从而大幅降低钢的铁损。然而，随Si、Al元素含量的不断提高，尤其是Si、Al元素含量 之和大于4. 0%以后，钢的延伸率急剧下降，无法进行有效的冷加工。受此制约，已有外界报道中，工业化生广的闻牌号Si、Al兀素含量之和基本小于4. 0 ,最闻不超过4. 2 。另外，钢中非金属夹杂物的控制也极为重要。它们的存在不仅抑制晶粒长大、促使晶格畸变，而且阻碍磁畴运动，最终造成钢的磁滞损耗升高，磁性劣化。因此，在冶炼过程中，往往采取各种措施将其去除或者进行适当变性，以尽可能地改善材料磁性。众所周知，Al是强脱氧元素，具有脱氧速度快，脱氧效果好，脱氧费用低等优点。因此，在工业化生产中，Al作为性价比优良的脱氧剂，被广泛应用。采用Al脱氧的主要缺点是，作为夹杂物的脱氧产物Al2O3,尺寸较小，且数量较多，后续不容易上浮，尤其是高Si、高Al状态，钢液变得粘稠，夹杂物也就更加难以去除。另外，在浇铸过程中，随钢液温度的不断降低，晶界处质点固溶度持续下降，此时还会进一步析出二次脱氧产物，当然主要是Al2O315由于其尺寸更小，且弥散分布，对成品磁性影响更大。转炉吹止游离氧，是产生非金属夹杂物的源头。因此，为有效去除这类Al203、Si02等氧化物夹杂，通常采用降低转炉出钢游离氧含量，加大RH精炼C、0反应效果，以及在RH精炼脱氧、合金化后，通过加大Ar气搅拌强度，和延长脱气时间等，确保夹杂物充分上浮。例如，日本专利特开2001-271147，特开2005-336503，特开2007-162097，等。该法可以有效改善钢液纯净度，降低钢中有害夹杂含量，缺点是对设备硬件要求较高，延长处理时间会降低生产效率。为尽可能地减少簇状Al2O3的危害，避免其在热轧过程中破碎，往往采用钢液稀土、钙处理等控制方法。例如，日本专利特开昭63-7322，通过向钢中添加含Ca材料控制Ca浓度，以控制簇状夹杂物形态，同时还可以抑制MnS、AlN等夹杂生成。由于钙是强脱氧、脱硫元素，常压下进行钙处理时，钢液内部反应剧烈，污染大。此外，为确保成品磁性，还需严格控制钢中各类夹杂物比例。例如，日本专利特开2003-027193，钢液采用稀土处理后，在I. 5 5. Oum范围内，夹杂物数量要小于40个/mm2，5. Oym以上范围内，夹杂物数量要小于2个/mm2。但通常情况下，稀土的氧、硫化物密度与钢液相当，冶炼过程比较难以去除。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性优良的高牌号无取向硅钢及其冶炼方法，在转炉出钢过程进行钢包顶渣改质，在RH精炼脱碳结束后，采用硅铁进行脱氧、合金化，同时采用钙合金进行非金属夹杂物变性，具有操作简便、实用方便、过程参数容易控制、以及钢液纯净、节能环保等优点。为达到上述目的，本发明的技术方案是磁性优良的高牌号无取向硅钢，其化学成分重量百分比为C< 0.005%、Si 2. 6 3. 4%、Mn :0. 2 0. 5%、P 彡 0. 2%、S 彡 0. 005%、A1 :0. 3 I. 6%、N 彡 0. 005%、0^ 0. 005%, Ti ( 0. 0015%，余量为Fe及不可避免夹杂。进一步,还包含Sb和/或Sn,总量彡0. 2%,以重量百分比计。在本发明的成分设计中
·
C :0. 005%以下。C强烈阻碍成品晶粒长大，容易引起钢的铁损增加和产生磁时效，并给后续脱碳带来困难，因此必须严格控制在0. 005%以下。Si :2. 6 3. 4%。Si能提高基体电阻率，有效降低钢的铁损。Si含量高于3. 4%时，会显著降低钢的磁感，且容易造成轧制困难；而低于2. 6%时，又起不到大幅降低铁损的作用。Mn :0. 2 0.5%。Mn与S结合生成MnS，可以有效减少对磁性的危害，同时改善电工钢表面状态，减少热脆。因此，有必要添加0.2%以上的Mn含量，而高于0.5%以上的Mn含量，容易破坏再结晶织构，又会大幅增加钢的制造成本。P :0. 2%以下。磷可以改善钢板的加工性，但超过0. 2%时，反而使钢板的冷轧加工性劣化。S :0. 005%以下。S含量超过0.005%时，将使MnS等析出物大大增加，强烈阻碍晶粒长大,恶化钢的磁性。Al :0. 3 1.6%。Al是增加电阻元素，同时用于电工钢的深脱氧，Al含量高于
1.6%时,会造成连铸烧注困难,磁感显著降低；而Al含量低于0. 3%时,会大幅降低AlN固溶温度，并造成钢的磁性波动。N :0. 005%以下。N含量超过0. 005%时，将使AlN等析出物大大增加，强烈阻碍晶粒长大,恶化钢的磁性。0 :0. 005%以下。0含量超过0. 005%时，将使氧化类夹杂物大大增加，强烈阻碍晶粒长大,恶化钢的磁性。本发明的磁性优良的高牌号无取向硅钢的冶炼方法，其包括如下步骤I)冶炼按如下成分冶炼，化学成分重量百分比为C ( 0. 005%, Si :2. 6 3.4%、Mn 0. 2 0. 5 %、P 彡 0. 2 %、S 彡 0. 005 %、Al :0. 3 I. 6 %、N 彡 0. 005 %、0 彡 0. 005 %，Ti ( 0. 0015%，余量为Fe及不可避免夹杂；转炉出钢过程对钢包顶渣进行改质处理，确保RH精炼处理开始时，钢包顶渣化学成分的重量百分比CaO 30 37、Si027 20、A120335 45、Mg0 5 9、T.Fe+Mn0 0. 6
2.6 ；
2) RH 精炼RH精炼脱碳结束时采用硅铁进行脱氧，硅铁添加速度彡12. 5kg/吨钢/min ；3) RH精炼脱氧、合金化之后，向钢液中添加0. 5 2. Okg/吨钢钙合金进行夹杂物变性控制。进一步，步骤2) RH精炼脱碳结束时采用硅铁进行脱氧，硅铁添加速度< 6. 5kg/吨钢 /min。又，所述的磁性优良的高牌号无取向硅钢还包含Sb和/或Sn，总量≤0. 2%,以重量百分比计。在转炉出钢过程中进行钢包顶渣改质，主要是考虑尽可能的提高渣-钢间Ti的分配比，避免钢液脱氧、合金化之后，渣中的Ti不被还原进入钢液，最终获得Ti含量不大于15X10_4%的铸坯。原因是，Ti元素对成品磁性，尤其是高牌号硅钢的成品磁性影响最大。 此操作的关键是，添加适当数量的钢包顶渣改质剂，要求钢包顶渣改质后，渣泡、流动性好，且具有适当的碱度、黏度、氧化性等。综合考虑上述要求，并结合热力学计算，提出了渣、钢间最佳Ti分配比的控制要求。另外，本发明采用硅铁进行脱氧、合金化，要求硅铁添加速度< 12. 5kg/吨钢/分钟，优选< 6. 5kg/吨钢/分钟。原因是，采用硅铁进行脱氧、合金化，脱氧产物主要是较大尺寸的SiO2,该夹杂相对于采用铝铁进行脱氧、合金化生成的簇状Al2O3夹杂而言，更加容易上浮、去除。并且，通过严格限制硅铁添加速度，还可以确保钢液流动性，有利于钢中夹杂物去除。此外，SiO2夹杂熔点高达2500°C，在热轧过程不会破碎，因此不会对成品磁性产生影响。脱氧方式对钢中夹杂物的影响见表I。表I
权利要求
1.磁性优良的高牌号无取向硅钢，其化学成分重量百分比为c( O. 005%, Si 2.6 3· 4%、Mn :0. 2 O. 5%、P 彡 O. 2%、S 彡 O. 005%、A1 :0. 3 I. 6%、N 彡 O. 005%、0^ 0. 005%, Ti ( O. 0015%，余量为Fe及不可避免夹杂。
2.如权利要求I所述的磁性优良的高牌号无取向硅钢，其特征是，还包含Sb和/或Sn，总量< O. 2%,以重量百分比计。
3.磁性优良的高牌号无取向硅钢的冶炼方法，其包括如下步骤 1)冶炼 按如下成分冶炼，化学成分重量百分比为C彡O. 005 %、Si :2. 6 3. 4 %、Mn :O.2 O. 5 %、P 彡 O. 2 %、S 彡 O. 005 %、Al :0· 3 I. 6 %、N 彡 O. 005 %、O 彡 O. 005 %，Ti ( O. 0015%，余量为Fe及不可避免夹杂；转炉出钢过程对钢包顶渣进行改质处理，确保RH精炼处理开始时，钢包顶渣化学成分的重量百分比=CaO 30 37、Si027 20、A120335 45、Mg0 5 9、T.Fe+Mn0 O. 6 2. 6 ; 2)RH精炼 RH精炼脱碳结束时采用硅铁进行脱氧，硅铁添加速度彡12. 5kg/吨钢/min ； 3)RH精炼脱氧、合金化之后，向钢液中添加O. 5 2. Okg/吨钢钙合金进行夹杂物变性控制。
4.如权利要求3所述的磁性优良的高牌号无取向硅钢的冶炼方法，其特征是，步骤2)RH精炼脱碳结束时采用硅铁进行脱氧，硅铁添加速度< 6. 5kg/吨钢/min。
5.如权利要求3所述的磁性优良的高牌号无取向硅钢的冶炼方法，其特征是，所述的磁性优良的高牌号无取向硅钢还包含Sb和/或Sn，总量< O. 2%，以重量百分比计。
全文摘要
磁性优良的高牌号无取向硅钢的冶炼方法，其包括如下步骤1)冶炼，按如下成分冶炼，化学成分重量百分比为C≤0.005％、Si2.6～3.4％、Mn0.2～0.5％、P≤0.2％、S≤0.005％、Al0.3～1.6％、N≤0.005％、O≤0.005％，Ti≤0.0015％，余Fe及不可避免夹杂；转炉出钢过程对钢包顶渣进行改质处理，确保RH精炼处理开始时，钢包顶渣化学成分的重量百分比CaO30～37、SiO27～20、Al2O335～45、MgO 5～9、T.Fe+MnO 0.6～2.6；2)RH精炼，RH精炼脱碳结束时采用硅铁进行脱氧，硅铁添加速度≤12.5kg/吨钢/min；3)RH精炼脱氧、合金化之后，向钢液中添加0.5～2.0kg/吨钢钙合金进行夹杂物变性控制。
文档编号C22C38/06GK102796947SQ20111014145
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者张峰, 陈晓, 谢世殊, 陈凌云 申请人:宝山钢铁股份有限公司