一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法
【专利摘要】本发明属于电工钢板制造领域，特别涉及一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法。本发明首先冶炼满足高硅钢化学成分要求的钢水，然后将钢水浇铸到中间包，结晶辊铸轧导出无取向高硅钢薄带，对高硅钢薄带进行热轧，得到热轧板，将热轧板冷却至150-300℃进行温轧，得到高硅钢温轧板，酸洗去除表面的氧化铁皮，在50~100℃进行冷轧，得到厚度为0.2~0.35mm高硅钢冷轧板，对高硅钢冷轧板在氢气气氛中退火，得到冷轧无取向6.5wt.%Si高硅钢薄板。本发明的技术方案采用铸轧、热轧、温轧和冷轧相结合的方法。采用的温轧温度低，避免了热凸度导致的温轧板板形不良的问题。特别是采用冷轧解决了表面质量差的问题，易于制备板形良好、表面质量优异的薄规格无取向高硅钢薄板产品。
【专利说明】一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电工钢板制造领域，特别涉及一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制 造方法。
【背景技术】
[0002] 无取向电工钢作为重要的软磁材料，是电动机、变压器和磁屏蔽等电器元件的 核心组成部分。相比于常规~3wt.%Si无取向电工钢，当无取向电工钢的硅含量增至 6. 5.wt%，其综合磁性能会出现大幅提升，表现为极低的中高频铁损、近乎于零的饱和磁 致伸缩、高磁导率和低矫顽力，是制作低噪音、低铁损变压器和电动机的理想铁芯材料， 也是高频电子元件的首选材料，市场前景广泛，甚至涉及国防工业的战略武器。但是由于 6. 5wt. %Si钢的低温塑性和韧性极差，常规生产工艺很难将其制备成薄板。
[0003] 1978年，Tsuya和Arail采用快速凝固（RS)方法成功地制备出Fe-6. 5wt. %Si合 金薄带，引发了世界范围对6. 5wt. %Si合金研究的热潮。不过，由于RS薄带成品宽度受限 且产品厚度规格单一这一技术瓶颈迟迟未能解决，使该技术实现工业化生产举步维艰，到 目前为止产业化仍未实现。
[0004] 二十世纪八十年代，日本钢管公司（NKK)通过采用轧制和化学气相沉积（CVD)方 法制造备出了Fe-6. 5wt. %Si合金薄板，初步实现无取向6. 5wt. %Si钢的工业化试制，并于 1993年实现了规模化生产。其产品厚度规格分为0·5、0·35、0· 2和0.1mm等。其中0.5mm 及以上厚度规格薄板基于轧制方法制备，厚度低于〇. 2mm薄板基于渗硅方法，并分为梯度 硅和无梯度硅两种产品。但是由于其渗硅介质SiC14剧毒且腐蚀性极强，该CVD生产线对 密封性要求极高，日常维护复杂，废气排放污染环境且生产效率较低。
[0005] 中国专利ZL201010297551.0公开了一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方 法，通过铸轧工艺直接制备厚度为I.Imm薄板，并通过后续热轧、温轧工艺制备出宽度为 110mm、厚度为0. 35~0. 5mm的6. 5wt. %Si高硅钢薄板。但是，由于温轧温度较高，乳制过程 中轧辊存在热凸度，故难以制备更薄规格的高硅钢。另外，温轧板板形不良，表面粗糙，难以 使用。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造 方法，目的是解决高硅钢薄板现有生产流程工艺复杂、制造工序多、设备要求高、能耗大、环 境负荷大以及产品表面质量恶化的问题。
[0007] 实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行： (1) 冶炼：利用熔炼炉冶炼出满足高硅钢化学成分要求的钢水，得到化学组分按重量 百分比为：Si: 6. 4?6. 6%，Al:0· 06?L0%，Μη:0· 3 ?0· 8%，Cr彡L0%，N彡 0· 005%， S彡0. 004%，P彡0. 02%，0彡0. 003%，C彡0. 005%，余量为Fe的液态高硅钢； (2) 铸轧：将上述的液态高硅钢钢水于145(Tl550°C浇铸到中间包内，钢水经中间包流 入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔池上表面的钢水的过热度 为KTKKTC，熔池中的钢水经结晶辊凝固，控制结晶辊铸轧速度为2(T80m/min，导出广3mm 厚、100~1000mm宽的无取向高娃钢薄带； (3) 热轧：将高硅钢薄带冷却至80(Tll00°C进行热轧，得到厚度为0. 8~2. 5mm的热轧 板； (4) 温轧：将热轧板冷却至150-300°C进行温轧，每道次压下量为5~10%，得到厚度为 0. 38?0. 50mm的高娃钢温乳板； (5) 酸洗：对高硅钢温轧板进行酸洗以去除表面的氧化铁皮； (6) 冷轧：将酸洗后的高硅钢温轧板在5(T10(TC进行冷轧，控制每道次压下量为 3~10%，得到厚度为0. 2~0. 35mm的高硅钢冷轧板； (7) 退火：对高硅钢冷轧板在氢气气氛中退火，退火温度为85(n〇00°C，退火时间 3?10min，得到冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品。
[0008] 其中，所述的步骤（5)中的酸洗采用质量浓度为2~10%的盐酸，酸洗温度50_90°C， 酸洗时间2-10min。
[0009] 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是： (1) 本发明的技术方案大幅缩短了无取向高硅钢薄板的工艺流程，显著降低了生产成 本、能耗及污染物排放，是一种短流程低成本的制造技术； (2) 本发明的技术方案是采用铸轧、热轧、温轧和冷轧相结合的成型工艺。采用的温轧 温度低，避免了热凸度导致的温轧板板形不良的问题。特别的是采用冷轧解决了表面质量 差的问题，易于制备板形良好、表面质量优异的薄规格无取向高硅钢薄板产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的工艺流程示意图； 其中：1 :熔炼炉；2 :中间包；3 :结晶辊；4 :熔池；5 :高硅钢薄带；6 :热轧机；7 :温轧 机；8 :酸洗槽；9 :冷轧机；10 :退火炉。
【具体实施方式】
[0011] 本发明的工艺过程如图1所示。
[0012] 实施例1 (1) 冶炼：利用熔炼炉1冶炼出满足高硅钢化学成分要求的钢水，得到化学组分按重 量百分比为：Si: 6. 4%，Α1:0· 06%，Μη:0· 3%，Cr:0. 2%，Ν:0· 0033%，S:0. 0038%，Ρ:0· 0066%， 0:0. 002%，C:0. 004%，余量为Fe的液态高硅钢； (2) 铸轧：将上述的液态高硅钢钢水于1450°C浇铸到中间包2内，钢水经中间包流入 由两个反向旋转的结晶辊3和侧封板组成的空腔内形成熔池4,熔池4上表面的钢水的过 热度为l〇°C，熔池4中的钢水经结晶辊凝固，控制结晶辊铸轧速度为80m/min，导出Imm厚、 IOOmm宽的无取向高娃钢薄带5 ; (3) 热轧：将高硅钢薄带冷却至800°C经热轧机6进行热轧，得到厚度为0. 8mm的热轧 板； (4) 温轧：将热轧板冷却至150°C经温轧机7进行温轧，每道次压下量为5%，得到厚度 为0. 38mm的高硅钢温轧板； (5) 酸洗：对高硅钢温轧板在酸洗槽8中进行酸洗，酸洗采用质量浓度为10%的盐酸浓 度，酸洗温度50°C，酸洗时间2min，以去除表面的氧化铁皮； (6) 冷轧：将酸洗后的高硅钢温轧板经冷轧机9在50°C进行冷轧，控制每道次压下量为 10%，得到厚度为0. 35mm的高硅钢冷轧板； (7) 退火：对高硅钢冷轧板在氢气气氛中于退火炉10中进行退火，退火温度为850°C， 退火时间3min，得到冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品，其磁性能指标：磁感应强度和 辐射功率如表1所示。
[0013] 实施例2 (1) 冶炼：利用熔炼炉1冶炼出满足高硅钢化学成分要求的钢水，得到化学组分按重 量百分比为：Si: 6. 5%，Α1:0· 08%，Μη:0· 5%，Cr:0. 5%，Ν:0· 0028%，S:0. 0034%，Ρ:0· 0087%， 0:0. 003%，C:0. 003%，余量为Fe的液态高硅钢； (2) 铸轧：将上述的液态高硅钢钢水于1500°C浇铸到中间包2内，钢水经中间包流入由 两个反向旋转的结晶辊3和侧封板组成的空腔内形成熔池4,熔池4上表面的钢水的过热 度约为60°C，熔池4中的钢水经结晶辊凝固，控制结晶辊铸轧速度为40m/min，导出2mm厚、 500mm宽的无取向高娃钢薄带5; (3) 热轧：将高硅钢薄带冷却至900°C经热轧机6进行热轧，得到厚度为I. 5mm的热轧 板； (4) 温轧：将热轧板冷却至200°C经温轧机7进行温轧，每道次压下量为8%，得到厚度 为0. 45mm的高硅钢温轧板； (5) 酸洗：对高硅钢温轧板在酸洗槽8中进行酸洗，酸洗采用质量浓度为6%的盐酸浓 度，酸洗温度70°C，酸洗时间5min，以去除表面的氧化铁皮； (6) 冷轧：将酸洗后的高硅钢温轧板经冷轧机9在70°C进行冷轧，控制每道次压下量为 5%，得到厚度为0. 3mm的高硅钢冷轧板； (7) 退火：对高硅钢冷轧板在氢气气氛中于退火炉10中进行退火，退火温度为920°C， 退火时间6min，得到冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品，其磁性能指标：磁感应强度和 辐射功率如表1所示。
[0014] 实施例3 (1) 冶炼：利用熔炼炉1冶炼出满足高硅钢化学成分要求的钢水，得到化学组分按重 量百分比为：Si: 6. 6%，Α1:1· 0%，Μη:0· 8%，Cr:l. 0%，Ν:0· 0033%，S:0. 0029%，Ρ:0· 0056%， 0:0. 002%，C:0. 005%，余量为Fe的液态高硅钢； (2) 铸轧：将上述的液态高硅钢钢水于1450°C浇铸到中间包2内，钢水经中间包流入由 两个反向旋转的结晶辊3侧封板组成的空腔内形成熔池4,熔池4上表面的钢水的过热度为 100°C，熔池4中的钢水经结晶辊凝固，控制结晶辊铸轧速度为20m/min，导出3mm厚、IOOOmm 宽的无取向高硅钢薄带5; (3) 热轧：将高硅钢薄带冷却至IKKTC进行热轧，得到厚度为2. 5_的热轧板； (4) 温轧：将热轧板冷却至300°C经温轧机7进行温轧，每道次压下量为10%，得到厚度 为0. 50mm的高娃钢温乳板； (5) 酸洗：对高硅钢温轧板在酸洗槽8中进行酸洗，酸洗采用质量浓度为2%的盐酸浓 度，酸洗温度90°C，酸洗时间lOmin，以去除表面的氧化铁皮； (6) 冷轧：将酸洗后的高硅钢温轧板在经冷轧机9于KKTC进行冷轧，控制每道次压下 量为10%，得到厚度为〇· 2mm、980mm宽的高硅钢冷轧板； (7) 退火：对高硅钢冷轧板在氢气气氛中于退火炉10中进行退火，退火温度为KKKTC， 退火时间IOmin,得到冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品，其磁性能指标：磁感应强度 和辐射功率如表1所示。
[0015] 表1冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品的磁性能指标
【权利要求】
1. 一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法，其特征在于按照以下步骤进行： (1) 冶炼：利用熔炼炉冶炼出满足高硅钢化学成分要求的钢水，得到化学组分按重量 百分比为：Si : 6. 4?6. 6 %，A1:0· 06 ?1. 0%，Μη:0· 3 ?0· 8%，Cr 彡 1. 0%，N 彡 0· 005%， S彡0. 004%，P彡0. 02%，0彡0. 003%，C彡0. 005%，余量为Fe的液态高硅钢； (2) 铸轧：将上述的液态高硅钢钢水于145(Tl550°C浇铸到中间包内，钢水经中间包流 入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔池上表面的钢水的过热度 为KTKKTC，熔池中的钢水经结晶辊凝固，控制结晶辊铸轧速度为2(T80m/min，导出广3mm 厚、100~1000mm宽的无取向高娃钢薄带； (3) 热轧：将高硅钢薄带冷却至80(Tll0(TC进行热轧，得到厚度为0. 8~2. 5mm的热轧 板； (4) 温轧：将热轧板冷却至150-300°C进行温轧，每道次压下量为5~10%，得到厚度为 0. 38?0. 50mm的高娃钢温乳板； (5) 酸洗：对高硅钢温轧板进行酸洗以去除表面的氧化铁皮； (6) 冷轧：将酸洗后的高硅钢温轧板在5(T10(TC进行冷轧，控制每道次压下量为 3~10%，得到厚度为0. 2~0. 35mm的高硅钢冷轧板； (7) 退火：对高硅钢冷轧板在氢气气氛中退火，退火温度为85(n〇00°C，退火时间 3?10min，得到冷乳无取向6. 5wt. %Si高娃钢薄板产品。
2. 根据权利要求1所述的一种冷轧无取向高硅钢薄板的短流程制造方法，其特征在 于所述的步骤（5)中的酸洗采用质量浓度为2~10%的盐酸，酸洗温度50-90°C，酸洗时间 2_10min〇
【文档编号】C22C38/34GK104278189SQ201410489028
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】刘海涛, 李昊泽, 陈圣林, 王项龙, 张凤泉, 宋红宇, 李成刚, 曹光明, 骆忠汉, 刘振宇, 王国栋 申请人:东北大学