[发明专利]一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电工钢产品的生产技术领域，特别涉及硅含量较高的冷轧无取向电工钢及其生产方法。

背景技术

高牌号电工钢随着硅元素含量的提高，机理特性发生转变，生产中矛盾突显。随着硅含量的增加，电阻率、磁导率增加，铁损降低，但是当硅含量达到3.3%，钢种冷加工性急剧下降，冷轧过程中边裂及断带频繁，并且高级别钢种需进行二次冷轧法生产，成材率及生产效率低下，生产成本大幅提升，同时高硅钢种热敏感性强，在热状态过程中，受温度影响波动性大，导致成品电磁性能波动，合格率大幅下降，所以高硅电工钢的发展受到了一定的制约。

目前已有技术中合金添加种类多，总成本高。在传统成分的基础上公开号为CN1326009A的专利中加入REM、Ca、Mg等元素，公开号 CN1887512的专利中加入Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、REM、Ca、Mg等元素。日本冷轧无取向硅钢片高牌号在开发过程中，也添加了微量合金元素Sb、Sn，分别为（10～15）×10^-6范围内，来提高磁性、改善钢板内部组织，获得硬度适中，加工性较好的电工钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硅冷轧无取向电工钢及其制备方法。通过采用Si加高Al的成分设计，控制各工序工艺，达到高硅效果，避免添加REM、Ca、Mg，Sb、Sn微量合金元素，降低成本，同时有利于产品生产过程的稳定及成品电磁性能提升。

其化学成分为wt%：

C<0.0015%，Si:2.0%~2.5%，Mn:0.10%~0.3%，P≤0.008%，S<0.0015%，N≤0.0020%，Als:1.5%~2.0%，Ti、Nb、V分别<0.0020%；余量为Fe和不可避免的残余元素。

铝： Al可以提高电阻率，缩小γ区和促使晶粒长大，可使(100)组分增多和(111)组分减少，同时Al含量高能形成粗大AlN，成品晶粒明显长大， 降低铁损，减小磁各向异性，而且固定氮使磁时效减轻， 此外，它降低铁损的幅度比Si大，降低磁感的幅度比Si小，并随着Si含量的提高有利的作用就更明显，添加或者提高Al的含量对改善磁性尤其是对极低铁损高牌号无取向电工钢磁性十分有利，有Si不能替代的作用；

硅：Si是影响磁性的主要因素，即提高Si可以降低铁损，同时也降低磁感，可以提高电阻率，减少晶粒的各向异性，促使晶粒粗化，减少晶界面；硅还能促使碳石墨化，改善碳对磁性不利影响，此外硅是强脱氧元素，有利于氧的去除，具有排斥碳原子促进退火时脱碳的作用，硅和铝降低碳和氮在α-Fe中的扩散速度，并与氮化合成Si3N4和AlN，所以减轻磁时效，但是硅含量过高增加硅钢的脆性，给生产带来不便；

磷：虽然P可以提高电阻率、硬度，改善冲片性，属于正偏析元素可以增加钢抗内氧化能力，致使Al不易被氧化，可以充分发挥Al提高基体电阻率等有利作用， 但其会影响产品冷加工性，发生冷脆，同时使低碳电工钢的矫顽力增加，磷含量增加导致晶界处有更多的偏析，使晶粒相对细化， 抑制磁畴在磁化时迁移和旋转的晶界域增多，使铁损升高。所以本发明中对磷含量也要进行控制；

锰：是防止热脆不可或缺的元素，Mn与S形成 MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆。它可以改善晶体结构，改善磁性，但是含量过高，MnS固溶不完全，会使织构结构变坏，使磁性恶化；

限制某些元素C、S、N ，因为它们对磁性有害、影响脱碳效率和增加高温退火净化时间, C、S 越低越好，在本发明中控制0.0015%以下为工艺最佳, N控制在0.0020％以下为最佳；

残余元素：铌、钒、钛控制0.0020%以下为最佳；

生产的工艺控制如下：

a. 冶炼：转炉冶炼， RH真空精炼处理，限制C、S、N、O等有害元素，因为它们对磁性不利、影响脱碳效率和增加高温退火净化时间，控制硫和碳含量达到15PPm以下，同时铌、钒、钛等易形成细小弥散二相粒子元素也要求20PPm以下；

b. 连铸：采用连铸方式将钢水铸成坯，在连铸过程中，因导温导热系数低，柱状晶组织粗大，影响成品电磁性能及表面质量，所以本发明采用30~50℃的低过热度及0.7~0.8m/min的慢拉速，防止形成粗大的柱状晶，并在二冷中前期进行电磁搅拌，控制等轴晶率在60%以上，同时使二相粒子均匀细小，有利于在随后的低温加热过程中聚集长大；