薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于薄板坯连铸连轧工艺的含钒普通取向硅钢及其制造方法，属于取向电工钢【技术领域】。薄板坯的化学成分按质量百分比为：C0.025～0.055%、Si2.5～4%、Mn0.05～0.2%、Cu0.4～0.6%、S0.005～0.01%、Al0.005～0.02%、N0.004～0.02%、P0.001～0.02%、V0.002～0.02%，其余为Fe及不可避免的杂质，该取向硅钢通过如下步骤制备：薄板坯连铸→均热炉加热→热连轧→第一次冷轧→脱碳退火→二次冷轧→回复退火→涂MgO隔离剂→高温退火→冷却。本发明的优点在于：采用薄板坯连铸连轧工艺，板坯加热温度低，均热时间短，降低了能耗；添加适量V形成辅助抑制剂，增强了抑制能力，提高成品磁性能。
【专利说明】薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于取向电工钢【技术领域】。尤其涉及一种薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在取向硅钢生产过程中，为了让抑制剂元素固溶并在随后的热轧过程中重新析出，从而获得大量细小弥散的抑制剂粒子，铸坯高温加热是关键。然而，高温加热给取向硅钢产量、能耗、成材率以及设备故障等方面带来巨大压力。因此，近年来低温铸坯加热工艺逐步取代传统高温加热工艺成为研究热点。
[0003]目前，传统板坯流程采用低温板坯加热技术生产普通取向硅钢时，铸坯加热温度一般在1250~1300°C。采用Cu2S + AlN为抑制剂，并实施60%~70%中等压下率的二次冷轧法，如俄罗斯上依谢特厂、新利佩茨克厂、韩国浦项等。
[0004]俄罗斯上依谢特冶金工厂采用以Cu2S为主，AIN为辅的抑制剂。铸坯成分为(wt%):C0.03 ~0.05，Mn0.2 ~0.25，Cu0.4 ~0.6，Als0.008 ~0.015，S0.017 ~0.02，N0.006~0.008, P<0.02。新利佩茨克钢冶金工厂采用以Cu2S和AlN为主要抑制剂。铸坯成分为(wt%):C0.03 ~0.05，Μη0.2 ~0.25，Cu0.4 ~0.6，Als0.013 ~0.02，S0.005 ~0.018，N0.007 ~0.009，Ρ〈0.02，Ni0.05，Cr0.05。两厂工艺过程为:铸坯经 1250 ~1280°C热轧，900~930°C终轧；采用二次冷轧法进行冷轧；中间退火温度为830°C，在湿的5~10%H2+N2气氛中进行脱碳。其中，第二次冷轧(压下率为55~65%)后在10%H2+N2、PH2O/Ph2=0.6~0.7气氛中进行550~650°C的回复退火；涂MgO，进行高温退火(黎世德，牛琳霞，俄罗斯电工钢降低成本工艺措施分析，电工钢，2 (2000) ,pp.23-25)。
[0005]韩国浦项钢铁`公司以Cu2S和AIN为主要抑制剂，其铸坯成分为(wt%):C0.035~0.05，Si2.9 ~3.3，Mn0.2 ~0.23，Cu0.4 ~0.5，Ρ〈0.015，Als0.011 ~0.017，N0.008 ~0.012，S〈0.007，可加 0.05Ν? 和 / 或 0.05Cr，且 Mn/S>2.l，Cu/Mn>l.5。工艺过程为:铸坯经1250~1320°C X 3h加热后热轧，省略热轧板常化，进行第一次冷轧，轧到0.60~0.75mm后在850°C湿保护气氛中进行脱碳退火，第二次冷轧至最终板厚0.30mm，在湿保护气氛Ph2q/Ph2=0.62~0.88中进行600~750°C X45s~2min回复退火，涂以MgO为主的隔离剂，快速加热到400。。，以20~500C /h速度加热到700°C，再以20°C /h加热到1200。。，均热20h后冷却，在400~1200°C加热过程中采用25%N2+75%H2保护气氛，均热阶段采用100%H2保护气氛(Choi GS, Method for Manufacturing Oriented Electrical Steel by Heating Slabat low Temperature[P].US:5653821，1997)。
[0006]传统板坯流程采用低温板坯加热技术生产普通取向硅钢时，Cu2S通常作为主抑制剂，AlN作为辅助抑制剂，它能够弥补硫化物抑制剂因固溶析出不充分造成的抑制剂抑制能力不够。为了进一步提高抑制剂的抑制能力，通常还会加入其它元素形成辅助抑制剂。如MnS、VN、TiN等。VN多年前曾被提出用于传统流程生产高磁感取向硅钢的辅助抑制剂，以加强抑制剂的抑制能力，提升产品磁性能。[0007]日本川崎曾提出在以MnSe + Sb + BN为抑制剂生产高磁感取向硅钢时，可添加
0.01%~0.02%V，形成VN析出相，使热轧板与脱碳退火板再结晶组织细化，并在最终高温退火过程中起到抑制正常晶粒长大的作用，以加强抑制力来提高磁性能(张颖，傅耘力，汪汝武，高磁感取向硅钢中的抑制剂，中国冶金，(18) 2008，N0.11，pp:4-8)。
[0008]日本新日铁也曾提出在以AlN + MnS + Sn为抑制剂生产高磁感取向硅钢时，可加入0.01%~0.mv形成VN作为辅助抑制剂以加强抑制力，并使脱碳退火后表面40μπι区域(110)极密度提高，二次晶粒细小，最终磁性提高(中島正三郎，吉冨康成，伊藤美樹雄，磁気特性O優Λ &高磁束密度一方向性電磁鋼板O製造方法:日本，昭60-184632[Ρ].1985.9.20;何忠治，日本近期电工钢发展概况，电工钢，(37) 1999, N0.3，ρρ:2_5)。
[0009]为了进一步降低取向硅钢制造成本，目前所有制造厂都追求更紧凑、更便宜的生产工艺。薄板坯连铸连轧是20世纪80年代末成功开发的一种近终形连铸技术，经过多年的发展，目前已趋于成熟，用于生产取向硅钢必将拥有广阔的市场前景。研究表明，采用薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢因具有流程短，投资低，能耗低，劳动生产率高等特点受到钢铁生产厂家的普遍重视，其中CSP是应用较为广泛的一种工艺流程，继德国蒂森1999年首次利用CSP流程生产无取向硅钢之后，意大利AST钢铁公司在特尔尼建成的CSP流程不仅生产过无取向硅钢，而且还生产过普通取向硅钢和高磁感取向硅钢(GlovanniVespasiani, Giuseppe Abbruzzese: Technologies for The Production ofElectrical Strip at Acciai Speciali, Teni, Technische Mitteilungen Krupp, I (1998)
，pp:42-48;Fortunati S, CIcale S,Abbruzzese G, Process for the Production of GrainOriented Electrical Steel Strip Having High Magnetic Characteristics, Startingfrom Thin Slab[P], US:6296719B1, 2001;Fortunati S,Cicale S, Abbruzzese G, Processfor the Production of Grain Oriented Electrical Steel Strip Starting from ThinSlab [P]，US:6273964B1, 2001)。
[0010]目前国内关于采用薄板坯连铸连轧工艺生产普通取向硅钢的研究较少。中国专利申请200510047294.4,200710159088.1和200810229771.2对薄板坯连铸连轧工艺生产取向硅钢做了一定的研究，但他们的研究结果要么磁性能较差，仅为30Q150~30Q140左右，要么板坯加热温度较高，大于1250°C，而且都未添加含V抑制剂。因此，在现有技术中，采用薄板坯连铸连轧方法制备性能优良的含V普通取向硅钢的技术，至今还未见报道。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢及其制造方法，进一步降低板坯加热温度和均热时间，减低能耗，提高生产效率；加入适量V，形成辅助抑制剂，增强抑制能力，提高成品磁性能。
[0012]本发明的目 的是通过以下技术方案实现的:
[0013]一种薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢，该薄板坯的化学成分按质量百分比为:C0.025 ~0.055%、Si2.5 ~4%、Mn0.05 ~0.2%、Cu0.4 ~0.6%、S0.005 ~0.015%、Als0.005 ~0.02%、N0.004 ~0.02%、P0.001 ~0.02%、V0.002 ~0.02%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；[0014]该取向硅钢通过如下步骤制备:薄板坯连铸一均热炉加热一热连轧一第一次冷轧—脱碳退火一二次冷轧一回复退火一涂MgO隔离剂一高温退火一冷却。
[0015]该取向硅钢具有如下磁性能，在V的添加量为0.002~0.02%%时，磁感B800 ≤ 1.86T，铁损 P17 ( 1.28w/kg。
[0016]抑制剂为Cu2S、AIN、MnS和VN，其中，主抑制剂为Cu2S,辅助抑制剂为AIN、MnS和
VN0
[0017]薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢的制备方法，该薄板坯的化学成分按质量百分比为:C0.025 ~0.055%、Si2.5 ~4%、Mn0.05 ~0.2%、Cu0.4 ~0.6%、S0.005 ~0.015%、Als0.005 ~0.02%、N0.004 ~0.02%、P0.001 ~0.02%、V0.002 ~0.02%，其余为 Fe 及不可避免的杂质；
[0018]制备方法包括如下步骤:[0019]a.连铸得到的板坯不经冷却直接热装热送进均热炉均热，均热温度为1100~1200 0C，均热30~60分钟；
[0020]b.均热后，进行热轧及卷曲；
[0021]c.进行第一次冷轧；
[0022]d.经第一次冷轧后进行中间完全脱碳退火；
[0023]e.进行二次冷轧到成品厚度0.27mm ；
[0024]f.二次冷轧后的钢板进行回复退火；
[0025]g.回复退火板涂MgO隔离剂并高温退火得到成品。
[0026]步骤a中所述薄板还厚度为50mm。
[0027]步骤b中开轧温度为1100~1180°C，终轧温度为900~1000°C，热轧板厚度为
2.2~2.4mm，卷曲温度为500~700Vo
[0028]步骤c中所述第一次冷轧板厚度为0.6~0.7mm。
[0029]步骤d中所述的中间完全脱碳退火是第一次冷轧后的钢板在850~900°C保温5~10分钟进行。
[0030]步骤f中所述的回复退火是二次冷轧后的钢板在500~700°C保温2~8分钟进行。
[0031]步骤g中所述的高温退火过程为随炉快速升温至600°C，保温2小时，以10~300C /小时加热至1220°C，并在1220°C保温8~12小时，然后冷却。
[0032]在1220°C保温阶段采用高纯H2保护气氛；在升温和冷却阶段采用H2+N2混合气体保护气氛，其中N2所占体积百分比为20~60%。
[0033]薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢的制备方法，抑制剂为Cu2S、AlN、MnS和VN，其中，主抑制剂为Cu2S,辅助抑制剂为AIN、MnS和VN。
[0034]本发明的有益效果在于:
[0035]本发明与传统板坯流程低温板坯加热技术生产普通取向硅钢技术相比，不仅进一步降低了板坯的加热温度到1100~1200°C，减少了铸坯的均热时间到30~60分钟，而且省去了铸坯冷却再加热过程，缩短了生产流程，大大的降低了能耗。在钢中加入了适量的V，形成辅助抑制剂，为形成稳定的二次再结晶提供了足够的抑制力，并最终提高产品的磁性能。当添加0.002~0.02时，磁感B.≤1.86，铁损P1^5tl ( 1.28ff/kg,完全达到27Q130标准。
[0036]与传统板坯流程相比，薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢具有如下技术优势:第二相析出物如Cu2S、AlN、MnS和VN更加细小、均匀，能更有效的抑制晶粒长大，有利于二次再结晶晶粒取向织构的形成与发展，提高磁性能；组织和成分均匀，铸态组织好。薄板坯铸态组织晶粒尺寸细小，表面层和中心层的组织及成分差别小；板坯加热温度低、时间短，可避免传统工艺的铸坯高温加热所带来的麻烦并省去保温炉，在很大程度上减少工艺过程，大大降低生产成本；切边量小，成材率高。传统厚坯工艺单边切25mm，共切50mm ;薄板坯工艺单边切10mm，共切20mm ;能量利用率高。薄板坯连铸连轧工艺不存在铸坯的中间冷却-再加热过程，可以充分利用铸坯热量，节约能源，比传统板坯节能60% (仇圣桃，项利，岳尔斌，赵沛，薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢技术分析，钢铁，(43)2008, N0.9，pp: 1_6)。
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例，对本发明进行详细叙述。
[0038]化学成分如表1，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0039]实施例1
[0040]工艺步骤如下:
[0041]a.板坯经连铸凝固后直接热装热送进均热炉均热，均热温度为1180°C。
[0042]b.均热30分钟后，进行热轧。开轧温度为1150°C，终轧温度为900°C，轧成2.3mm厚的热轧板；在550°C进行卷曲。
[0043]c.进行第一次冷轧，板坯轧到0.67mm。
[0044]d.经第一次冷轧后进行中间完全脱碳退火，脱碳退火在875°C保温8分钟进行。
[0045]e.进行二次冷轧到成品厚度0.27mm。
[0046]f.二次冷轧后的钢板在600°C保温4分钟进行回复退火。
[0047]g.回复退火板涂MgO隔离剂。最后进行高温退火。其中，高温退火的过程为快速升温至600°C，保温2小时，以20°C /小时加热至1220°C，在1220°C保温8小时，然后冷却。在1220°C保温阶段采用高纯H2保护气氛。在升温和冷却阶段采用H2+N2混合气体保护气氛，其中N2所占体积百分比为30%。磁性能测量结果如表2所示。
[0048]比较例成分如表1所示，为实验钢成分中不添加V元素或较多V元素。其余工艺与实施例中相同。
[0049]表1实验钢化学成分(wt%)
[0050]
【权利要求】
1.一种薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢，其特征在于，该薄板坯的化学成分按质量百分比为:C0.025 ~0.055%、Si2.5 ~4%、Mn0.05 ~0.2%、Cu0.4 ~0.6%,S0.005 ~0.015%、Als0.005 ~0.02%、N0.004 ~0.02%、P0.001 ~0.02%、V0.002 ~0.02%，其余为 Fe 及不可避免的杂质； 该取向硅钢通过如下步骤制备:薄板坯连铸一均热炉加热一热连轧一第一次冷轧一脱碳退火一二次冷轧一回复退火一涂MgO隔离剂一高温退火一冷却。
2.如权利要求1所述的含钒普通取向硅钢，其特征在于，该取向硅钢具有如下磁性能，在V的添加量为0.002~0.02%%时，磁感B800≥1.86T，铁损P17 ≤1.28w/kg。
3.如权利要求1所述的含钒普通取向硅钢，其特征在于，抑制剂为Cu2S、AlN、MnS和VN，其中，主抑制剂为Cu2S,辅助抑制剂为AIN、MnS和VN。
4.如权利要求1所述的薄板坯连铸连轧含钒普通取向硅钢的制备方法，其特征在于，该薄板坯的化学成分按质量百分比为:C0.025~0.055%、Si2.5~4%、Mn0.05~0.2%、Cu0.4 ~0.6%、S0.005 ~0.015%、Als0.005 ~0.02%、N0.004 ~0.02%、P0.001 ~0.02%、V0.002~0.02%，其余为Fe及不可避免的杂质； 制备方法包括如下步骤: a.连铸得到的板坯不经冷却直接热装热送进均热炉均热，均热温度为1100~1200°C，均热30~60分钟； b.均热后，进行热轧及卷曲； c.进行第一次冷轧； d.经第一次冷轧后进行中间完全脱碳退火； e.进行二次冷轧到成品厚度0.27mm ； f.二次冷轧后的钢板进行回复退火； g.回复退火板涂MgO隔离剂并高温退火得到成品。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a中所述薄板坯厚度为50mm。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b中开轧温度为1100~1180°C，终轧温度为900~1000°C，热轧板厚度为2.2~2.4mm，卷曲温度为500~700°C。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤c中所述第一次冷轧板厚度为0.6 ~0.7mm。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤d中所述的中间完全脱碳退火是第一次冷轧后的钢板在850~900°C保温5~10分钟进行。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤f中所述的回复退火是二次冷轧后的钢板在500~700°C保温2~8分钟进行。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤g中所述的高温退火过程为随炉快速升温至600°C，保温2小时，以10~30°C /小时加热至1220°C，并在1220°C保温8~12小时，然后冷却。
11.如权利要 求10所述的制备方法，其特征在于，在1220°C保温阶段采用高纯H2保护气氛；在升温和冷却阶段采用H2+N2混合气体保护气氛，其中N2所占体积百分比为20~60%。
12.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，抑制剂为Cu2S、AIN、MnS和VN，其中，主抑制剂为Cu2S,辅助抑制 剂为AIN、MnS和VN。
【文档编号】C21D8/12GK103741031SQ201310741741
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】黄斌, 仇圣桃, 凌晨, 赵锋, 樊立峰, 付兵, 项利, 张晨, 李军, 干勇 申请人:钢铁研究总院, 四川省川威钒钛冶金科技开发有限公司