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      無取向硅鋼50BW470冷軋生產(chǎn)工藝

      2020-06-05 05:13:40供稿宋濤李德君
      金屬世界 2020年3期
      關(guān)鍵詞:硅鋼鋼卷織構(gòu)

      供稿|宋濤,李德君 /

      內(nèi)容導(dǎo)讀

      冷軋加中間退火方法是國內(nèi)無取向硅鋼50W470的常用生產(chǎn)工藝。文章介紹了試生產(chǎn)無取向硅鋼50BW470的3種冷軋工藝:罩式爐退火+(80%)冷軋、兩道次(10%+78%)冷軋+罩式爐退火、兩道次中等壓下冷軋(60%+40%)+中間退火,并對試生產(chǎn)成品的電磁性能進行研究。結(jié)果表明,采用兩道次(10%+78%)冷軋后罩式爐退火生產(chǎn)工藝替代常化處理生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的成品晶粒度為5級,晶粒明顯更大、更均勻,晶粒度比其他兩種工藝降低1~1.5級。此工藝生產(chǎn)的無取向硅鋼50BW470電磁性能處于國內(nèi)先進水平,并且成本低于二次冷軋加中間退火工藝,符合本鋼在現(xiàn)有裝備條件下批量生產(chǎn)高性能的無取向硅鋼的要求。

      本鋼生產(chǎn)冷軋無取向硅鋼50BW470要經(jīng)過包括鐵水預(yù)處理等9個步驟,常規(guī)生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

      由于目前產(chǎn)線沒有電磁攪拌、常化設(shè)備等使得本鋼生產(chǎn)的無取向硅鋼50BW470電磁性能未達到國內(nèi)先進水平[1]。?;瘜Τ善酚绊懞艽螅梢宰専彳埌寰ЯW兊么执蟛⑶揖鶆?,這有利于提高電磁性能。因為?;瓤删奂只疢nS 和AlN 等析出物,又可改善{100}和{110}織構(gòu)組分而使 (111)織構(gòu)組分降低。冷軋前,熱軋板晶粒較大,導(dǎo)致冷軋組織中剪切帶增加,同時在退火過程中{110}和{100}取向的晶核在剪切帶中更容易形成,所以成品中{110}和{100}織構(gòu)組分增加[2]。因此,晶粒大有利于提高成品織構(gòu)。利用生產(chǎn)普碳鋼的全氫罩式退火爐或硅鋼連續(xù)退火爐替代?;癄t生產(chǎn)無取向硅鋼50BW470,達到在現(xiàn)有設(shè)備條件下批量生產(chǎn)中高牌號無取向硅鋼的目標,其工藝流程如圖2所示。

      試生產(chǎn)工藝方案

      為了衡量、分析3種工藝:罩式爐退火+(80%)冷軋、兩道次(10%+78%)冷軋+罩式爐退火、兩道次中等壓下冷軋(60%+40%)+中間退火對無取向硅鋼50BW470電磁性能的影響,分別采用3種工藝對同一批次的無取向硅鋼50BW470進行試生產(chǎn)。為減少其他因素的干擾,實驗鋼卷從相同熱軋工藝下的熱軋鋼卷中抽取。

      圖1 無取向硅鋼50BW470的常規(guī)生產(chǎn)工藝流程圖

      冶煉成分設(shè)計

      根據(jù)磷、錳、硅和碳等元素對成品晶粒磁性能以及尺寸大小的影響,設(shè)計本次試制無取向硅鋼50BW470冶煉成分控制要求,具體見表1。

      冶煉工藝控制

      鐵水中硫質(zhì)量分數(shù)要求控制在0.0010%以下,所以鐵水需要脫硫處理,且需要在鐵水預(yù)處理站里實施。RH真空爐加錳鐵、硅鐵等合金進行合金化的同時還把鋼中C質(zhì)量分數(shù)脫除到0.0040%以下。

      熱軋工藝

      板坯出爐溫度應(yīng)控制在1140 ℃以下,以防止板坯中AlN、MnS固溶,并在隨后的熱軋過程中析出微小的夾雜,阻止晶粒變得粗大,從而致使電磁性能低下。為了防止熱軋板中心出現(xiàn)大小各異的晶粒以及纖維狀組織,終軋溫度要控制在840~880 ℃之間。卷取溫度控制在650~730 ℃,保證熱軋板晶粒度在6級左右,且酸洗不能完全去除熱軋氧化鐵皮。

      冷軋工藝

      單機架六輥冷軋軋機控制第1次冷軋變形量分別為10%和60%。

      圖2 無取向硅鋼50BW470生產(chǎn)工藝流程圖

      表1 無取向硅鋼50BW470冶煉成分要求(質(zhì)量分數(shù),%)

      罩式爐退火工藝

      實驗鋼卷采取本鋼一冷軋廠的普碳用罩式爐退火,退火保溫溫度710 ℃,退火保溫時間24 h,曲線如圖3所示。

      圖3 罩式爐退火工藝

      中間退火工藝

      中間退火能夠達到無取向硅鋼50BW470的要求(910 ℃,100 m/min),因為其應(yīng)用的機組是中低牌號連續(xù)退火涂層機組。退火氣氛為氮氫混合濕氣氛,具有一定脫碳效果,保證成品C質(zhì)量分數(shù)≤20×10–6。

      連續(xù)退火工藝

      50BW470實驗鋼連續(xù)退火要求速度控制在90 m/min,溫度控制在940 ℃,退火氣氛為氮氫混合干氣氛,確保退火后表面無明顯缺陷和鐵損較低。

      試生產(chǎn)情況

      熔煉成分

      實驗鋼的熔煉成分見表2。

      表2 實際熔煉鋼成分(質(zhì)量分數(shù),%)

      實驗工藝

      實驗鋼的熱、冷軋工藝參數(shù)見表3。

      表3 熱軋及冷軋工藝參數(shù)

      電磁性能

      三種工藝實驗鋼卷的電磁性能見表4,可以看出采用第一次冷軋(10%)后罩式爐替代常化爐實驗鋼卷的電磁綜合性能情況最好。

      表4 各工藝成品的電磁性能

      試生產(chǎn)成品分析

      電磁性能

      熱軋板直接罩式爐退火成品性能較差,電磁性能達不到國內(nèi)先進水平。因此只對比了采用工藝2和工藝3生產(chǎn)的鋼卷平均電磁性能,對比結(jié)果如表5所示,采取工藝2生產(chǎn)的實驗鋼卷電磁綜合性能完全達到國內(nèi)先進水平。

      表5 工藝2和工藝3的鋼卷電磁性能對比

      采用工藝2生產(chǎn)的鋼卷與國內(nèi)其他廠家生產(chǎn)的鋼卷電磁綜合性能相當或甚至更優(yōu),如表6所示。

      表6 工藝2生產(chǎn)的鋼卷和國內(nèi)其他廠家產(chǎn)品電磁性能對比

      晶粒尺寸

      從圖4可以看出,采用工藝1實驗的鋼卷成品晶粒度平均為6.5級,工藝2實驗的鋼卷成品晶粒度平均為5.0級,工藝3實驗的鋼卷成品晶粒度平均為6.0級。由此說明工藝2實驗的鋼卷成品晶粒明顯更大、更均勻,晶粒度平均降低1~1.5級。

      圖4 成品金相圖

      織構(gòu)對比

      采用工藝2實驗的鋼卷中心層的γ織構(gòu)強度較強,且(001)織構(gòu)較強,同時(111)較弱,表明此工藝生產(chǎn)的鋼卷鐵損最低并且磁感最高。

      圖5 再結(jié)晶退火帶φ2=45°ODF截面圖

      織構(gòu)分析

      電工鋼各晶粒取向通常分布在各個取向線周圍,是由體心立方晶粒聚集而成的金屬。常使用的取向線有3種,分別是α線、γ線、η線。其中α線表示為φ1=0°,θ=0°→90°,φ2=45°重要的取向有001<110>、112<110>、111<110>等,γ線表示為φ1=60°→90°,θ=54.7°,φ2=45°重要的取向有111<110>、111<112>,η線表示為φ1=0°,θ=0°→90°,φ2=0°主要指<110>//RD的織構(gòu)。硅鋼重要取向位置常常是在取向分布函數(shù)φ2=45°的截面得到的。根據(jù)經(jīng)驗,通常無取向硅鋼中心層的(001)織構(gòu)最弱,(111)織構(gòu)最強[3]??梢赃x用提高無取向硅鋼產(chǎn)品中心層的(001)織構(gòu),弱化(111)織構(gòu)的方式來得到高性能的無取向硅鋼產(chǎn)品。工藝2的生產(chǎn)成品就是得到了這樣織構(gòu),從而得到了高性能的無取向硅鋼產(chǎn)品。

      結(jié)束語

      (1) 采用3種冷軋工藝均可以生產(chǎn)滿足用戶要求的中牌號無取向硅鋼50BW470產(chǎn)品。

      (2) 采用工藝2(10%+78%)生產(chǎn)的成品晶粒度5級,晶粒明顯更大、更均勻,晶粒度比其他兩種工藝降低1~1.5級。

      (3) 采用工藝2(10%+78%)生產(chǎn)的無取向硅鋼50BW470 性能處于國內(nèi)先進水平,并且成本低于二次冷軋加中間退火工藝,符合在本鋼現(xiàn)有裝備條件下進行批量生產(chǎn)的要求。

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