無取向硅鋼50BW470冷軋生產(chǎn)工藝

供稿|宋濤，李德君 /

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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。