專(zhuān)利名稱(chēng)：高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其是一種高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
釩鈦是鋼常用的合金元素，在鋼中添加適量釩鈦而形成的釩鈦碳氮化物，能夠起 到細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化的作用；同時(shí)，釩鈦還能提高再加熱階段晶粒粗化溫度。因此，釩鈦微 合金鋼具備良好的強(qiáng)度、韌性、抗腐蝕能力、耐磨能力和承受沖擊負(fù)荷的能力等，作為結(jié)構(gòu) 鋼廣泛運(yùn)用于建筑、工程機(jī)械、橋梁汽車(chē)、鐵路等領(lǐng)域。對(duì)于無(wú)取向電工鋼，平均晶粒直徑大時(shí)，晶界所占面積減小，矯頑力和磁滯損耗降 低；但晶粒尺寸大，其磁疇尺寸增大，渦流損壞增大。因此為了保證良好的電磁性能，與結(jié)構(gòu) 鋼要求晶粒越細(xì)越好不同，無(wú)取向電工鋼通常要求晶粒尺寸在30 200微米。釩鈦限制無(wú) 取向電工鋼晶粒的長(zhǎng)大，使得無(wú)取向電工鋼在熱軋及冷軋后再結(jié)晶晶粒尺寸減??；同時(shí)，細(xì) 小彌散的釩鈦析出物還導(dǎo)致形成不利于無(wú)取向電工鋼電磁性能的{111}織構(gòu)，因此釩鈦的 存在將導(dǎo)致了無(wú)取向電工鋼電磁性能的惡化。因此對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在無(wú)取向電 工鋼的冶煉過(guò)程中，釩和鈦常作為有害元素需要控制在極低的水平。但在冶煉過(guò)程中完全 去除鋼水所含的釩和鈦難度極大、成本極高。為了降低冶煉難度，就需要嚴(yán)格控制無(wú)取向電 工鋼的冶煉原料的來(lái)源，因此冶煉原料的可選擇范圍小，增加了生產(chǎn)成本，不利于回收鋼材 的利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能滿足無(wú)取向電工鋼電磁性能要求的高 磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其 化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 001 0. 005%、Si 0. 50 0. 65%、Mn 0.15 0.35%、 P 彡 0. 025 %、S 彡 0. 008 Als 0. 25 0. 35 %、N 彡 0. 007 < Ti ^ 0. 01 <V^0. 01%、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。硅能顯著降低鐵損，但硅降低鐵損的同時(shí)也使磁感應(yīng)強(qiáng)度下降，因此為獲得滿意 的電磁性能，將硅含量控制在0. 50 0. 65%。鋁在0. 005 0. 014%范圍內(nèi)，鐵損明顯增高，因此在無(wú)取向電工鋼中鋁含量為 < 0.003%或彡0. 15%。鋁含量彡0. 15%時(shí)，能起到與提高硅量相同的作用。高的鋁含 量能通過(guò)形成AlN抑制釩鈦碳氮化物的形成，因此本發(fā)明的無(wú)取向電工鋼將鋁含量控制在 0. 25 0. 35%。硫?qū)Υ判詷O為有害，使得矯頑力和磁滯損耗增大，磁感應(yīng)強(qiáng)調(diào)降低，晶粒變小，因 此越低越好，出于成本考慮，控制SS 0. 008%。錳優(yōu)先與鋼中的硫形成MnS，因此錳的作用與硫含量有密切關(guān)系，當(dāng)硫含量為 0. 004% 0. 017%時(shí)，提高錳含量，能促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大；硫含量< 0. 004%時(shí)，錳含量提高容易析出細(xì)小的MnSiN2,使得晶粒變細(xì)；但在同時(shí)降低硫和錳含量時(shí)，更能促進(jìn)晶粒的長(zhǎng)大， 因此本發(fā)明在降低硫含量的同時(shí)，按常規(guī)控制Mn在0. 15 0. 35%。磷易沿晶界偏聚，但從磁性能來(lái)看，目前尚存在不同的理解，按常規(guī)控制 P 彡 0. 025%。碳、氮對(duì)磁性能極為有害，同時(shí)為了抑制釩鈦碳氮化物的形成，含量越低越好，出 于成本考慮，碳含量控制在0. 001 0. 005%，控制N < 0. 007%。進(jìn)一步的，所述無(wú)取向電工鋼是厚度為0. 5mm的鋼帶。進(jìn)一步的，鐵損彡6. 5W/kg。進(jìn)一步的，磁感彡1.70T。通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，減少細(xì)小彌散的釩鈦碳氮化物的析出，抑制釩鈦對(duì)無(wú)取向 電工鋼電磁性能的不利影響，使得生產(chǎn)滿足無(wú)取向電工鋼電磁性能要求的含釩含鈦無(wú)取向 電工鋼成為可能，克服了本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)偏見(jiàn)。擴(kuò)大了無(wú)取向電工鋼冶煉原料的來(lái) 源范圍，尤其是能夠促進(jìn)回收鋼材在無(wú)取向電工鋼生產(chǎn)中的使用，能有效降低無(wú)取向電工 鋼的生產(chǎn)成本。上述高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，工藝步驟包括加熱、粗軋、精軋、 卷取、冷軋、退火，加熱步驟中的溫度為1130 1160°C ；精軋的開(kāi)軋溫度為彡1020°C、終軋 溫度為870 910°C，卷取步驟中的溫度為彡650°C。進(jìn)一步的，所述冷軋為一次冷軋，冷軋的累計(jì)壓下率為75 80%。進(jìn)一步的，所述退火步驟采用包括低溫加熱段和高溫加熱段的鍍鋅/連續(xù)退火 兩用機(jī)組，其中低溫加熱段的出口溫度為750 820°C、高溫加熱段的出口板溫為890 920°C，高溫加熱段時(shí)間為32 43s。進(jìn)一步的，所述粗軋步驟各道次、粗軋和精軋之間均設(shè)置有除鱗水裝置，所述精軋 開(kāi)始溫度通過(guò)粗軋步驟的除鱗水開(kāi)啟道次、粗軋和精軋之間的除鱗水開(kāi)啟組數(shù)進(jìn)行控制。加熱溫度為1130 1160°C，能減少第二相形成元素的固溶含量，且保證精軋開(kāi)軋 溫度。精軋步驟的開(kāi)軋溫度為彡1020°C、終軋溫度為870 910°C，可保證精軋軋制的穩(wěn)定 性，提高鐵素體晶粒再結(jié)晶及長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力，保證精軋后晶粒的粗大。卷取步驟中的溫度 為> 650°C，高的卷取溫度有利于形成粗大的再結(jié)晶晶粒，并促進(jìn)A1N、釩鈦碳氮化物的析 出和粗化，可促進(jìn)冷軋后退火步驟中的晶粒長(zhǎng)大和形成有利織構(gòu)。通過(guò)工藝參數(shù)的選擇和 優(yōu)化，上述用于本發(fā)明含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，可以使用普通的熱連軋機(jī)組進(jìn) 行熱軋和精軋，配合鍍鋅/連續(xù)退火兩用機(jī)組的使用，在保證獲得有利電磁性能的晶粒大 小和織構(gòu)、保證含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的電磁性能的同時(shí)，還將大大降低設(shè)備成本、生產(chǎn)成 本，有利于含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的生產(chǎn)、推廣。同時(shí)，通過(guò)工藝參數(shù)和析出規(guī)律的匹配，尤其是熱軋、精軋、卷取參數(shù)的選擇和優(yōu) 化，在通過(guò)成分對(duì)釩鈦析出物的形成和影響進(jìn)行抑制的基礎(chǔ)上，從物熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)上對(duì)釩 鈦析出物的形成和影響進(jìn)一步進(jìn)行抑制，能進(jìn)一步的提高本發(fā)明含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的 電磁性能。綜上所述，通過(guò)上述成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的組合，通過(guò)成分和工藝雙管齊下能夠 獲得最優(yōu)性能的含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，也即作為一種最優(yōu)的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電 工鋼，其化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 001 0. 005%、Si 0. 50 0. 65%、Mn 0. 15 0. 35%,P ( 0. 025%,S ( 0. 008%,Als 0. 25 0. 35%,N ( 0. 007%,0 < Ti 彡 0. 01%,0 <V^0. 01 %、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其生產(chǎn)工藝步驟包括加熱、粗軋、精軋、卷取、 冷車(chē)U退火，其中加熱步驟中的溫度為1130 1160°C，精軋的開(kāi)軋溫度為彡1020°C、終軋溫 度為870 910°C，卷取步驟中的溫度為彡6500C，冷軋采用累計(jì)壓下率為75 80%的一次 冷軋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其化學(xué)成分的重量百分比為C 0. 001 0. 005%, Si 0. 50 0. 65%、Mn 0. 15 0. 35%、P 彡 0. 025%、S 彡 0. 008%、Als 0. 25 0. 35%,N^ 0. 007%,0 < Ti 彡 0. 01%,0 < V ^ 0. 01%、余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，抑制了釩鈦對(duì)無(wú)取向電工鋼電磁性能的不利影響。因此可 通過(guò)現(xiàn)有無(wú)取向電工鋼的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，并可以根據(jù)生產(chǎn)工藝條件的選擇 生產(chǎn)各牌號(hào)的無(wú)取向電工鋼。具體的，所述無(wú)取向電工鋼是厚度為0.5mm的鋼帶。進(jìn)一步 的，根據(jù)GB/T2521-2008標(biāo)準(zhǔn)，上述無(wú)取向電工鋼是一種對(duì)應(yīng)牌號(hào)為50PW800的無(wú)取向電工 鋼，具體的，鐵損彡6. 5W/kg，磁感彡1. 70T。最好的，上述高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，工藝步驟包括加熱、 粗軋、精軋、卷取、冷軋、退火，加熱步驟中的溫度為1130 1160°C ；精軋的開(kāi)軋溫度為 彡1020°C、終軋溫度為870 910°C，卷取步驟中的溫度為彡650°C。上述參數(shù)在保證獲得有利電磁性能的晶粒大小和織構(gòu)、保證含釩含鈦無(wú)取向電工 鋼的電磁性能的同時(shí)，從物熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)上對(duì)釩鈦析出物的形成和影響進(jìn)一步進(jìn)行抑制， 能進(jìn)一步的提高本發(fā)明含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的電磁性能。為降低工序成本，提高產(chǎn)量，采用一次冷軋法生產(chǎn)中，但冷軋后退火的再結(jié)晶織構(gòu) 與冷軋壓下率有明顯關(guān)系，隨著冷軋壓下率的增加，再結(jié)晶織構(gòu)中對(duì)磁性不利的織構(gòu)組份 增加，有利織構(gòu)組份減少，磁感降低，鐵損各向異性增加。因此，最好的，所述冷軋為一次冷 軋，冷軋的累計(jì)壓下率為75 80%。具體的，冷軋前板坯的厚度為2. 0 2. 5mm，冷軋后的 標(biāo)稱(chēng)厚度為0. 5mm。冷軋后的退火可以采用現(xiàn)有的退火設(shè)備和退火工藝。但現(xiàn)有的無(wú)取向電工鋼退火 設(shè)備均為專(zhuān)用設(shè)備，成本極高，為了進(jìn)一步降低設(shè)備成本，所述退火步驟采用包括低溫加熱 段和高溫加熱段的鍍鋅/連續(xù)退火兩用機(jī)組，但該兩用機(jī)組不包括高溫恒溫段，因此，具體 的其中低溫加熱段的出口溫度為750 820°C、高溫加熱段的出口板溫為890 920°C，高 溫加熱段時(shí)間為32 43s，可保證帶鋼充分的均熱時(shí)間，促進(jìn)鐵素體晶粒長(zhǎng)大，獲得粗大、 均勻的再結(jié)晶晶粒。在加熱溫度也即粗軋開(kāi)軋溫度一定的前提下，除強(qiáng)制冷卻以外，各道次的軋制溫 度及卷取溫度主要受自然冷卻、軋制速率的影響，為了方便普通熱連軋機(jī)組的使用，方便對(duì) 精軋開(kāi)軋溫度的控制，所述粗軋步驟各道次、粗軋和精軋之間均設(shè)置有除鱗水裝置，所述精 軋開(kāi)始溫度通過(guò)粗軋步驟的除鱗水開(kāi)啟道次、粗軋和精軋之間的除鱗水開(kāi)啟組數(shù)進(jìn)行控 制。實(shí)施例
在某廠根據(jù)本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了工程試驗(yàn)，生產(chǎn)牌號(hào)為50PW800 的無(wú)取向電工鋼，除已說(shuō)明的工藝參數(shù)以外的其他工藝按現(xiàn)有要求實(shí)施。設(shè)備包括120噸LD轉(zhuǎn)爐、包括五道次粗軋和六機(jī)架精軋的熱連軋機(jī)組、鍍鋅/連 續(xù)退火兩用機(jī)組。具體生產(chǎn)過(guò)程依次為鋼坯、加熱、粗軋、精軋、卷取、冷軋、退火。生產(chǎn)過(guò) 程中，粗軋步驟中開(kāi)啟除第二和第四道次以外的其他道次的除鱗水，粗軋和精軋之間設(shè)置 一組除磷水。具體的化學(xué)成分見(jiàn)表1、工藝參數(shù)見(jiàn)表2、電磁性能見(jiàn)表3。冷軋成品公稱(chēng)厚度 為 0. 5mmο表1實(shí)施例的化學(xué)成分 表2實(shí)施例的工藝參數(shù) 表3實(shí)施例的電磁性能
權(quán)利要求
高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其特征在于其化學(xué)成分的重量百分比為C 0.001～0.005％、Si 0.50～0.65％、Mn 0.15～0.35％、P≤0.025％、S≤0.008％、Als 0.25～0.35％、N≤0.007％、0＜Ti≤0.01％、0＜V≤0.01％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)如權(quán)利要求1所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其特征在于所述無(wú)取向 電工鋼是厚度為0. 5mm的鋼帶。
3.根據(jù)如權(quán)利要求2所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其特征在于鐵損<6.5W/kg ο
4.根據(jù)如權(quán)利要求2所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其特征在于磁感 彡 1. 70T。
5.如權(quán)利要求1所述高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，工藝步驟包括加熱、 粗軋、精軋、卷取、冷軋、退火，其特征在于加熱步驟中的溫度為1130 1160°C ；精軋的開(kāi) 軋溫度為彡1020°C、終軋溫度為870 910°C，卷取步驟中的溫度為彡650°C。
6.如權(quán)利要求5所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，其特征在于所述 冷軋為一次冷軋，冷軋的累計(jì)壓下率為75 80%。
7.如權(quán)利要求5所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，其特征在于所述 退火步驟采用包括低溫加熱段和高溫加熱段的鍍鋅/連續(xù)退火兩用機(jī)組，其中低溫加熱段 的出口溫度為750 820°C、高溫加熱段的出口板溫為890 920°C，高溫加熱段時(shí)間為 32 43s。
8.如權(quán)利要求5所述的高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼的制備方法，其特征在于所述 粗軋步驟各道次、粗軋和精軋之間均設(shè)置有除鱗水裝置，所述精軋開(kāi)始溫度通過(guò)粗軋步驟 的除鱗水開(kāi)啟道次、粗軋和精軋之間的除鱗水開(kāi)啟組數(shù)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，提供了一種高磁感含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，其化學(xué)成分重量百分比為C 0.001～0.005％、Si 0.50～0.65％、Mn 0.15～0.35％、P≤0.025％、S≤0.008％、Als0.25～0.35％、N≤0.007％、0＜Ti≤0.01％、0＜V≤0.01％、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，減少細(xì)小彌散的釩鈦碳氮化物的析出。其制備方法，加熱步驟溫度為1130～1160℃；精軋開(kāi)軋溫度為≥1020℃、終軋溫度為870～910℃，卷取溫度為≥650℃，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)，從物熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)上對(duì)釩鈦析出物的形成和影響進(jìn)一步進(jìn)行抑制。通過(guò)抑制釩鈦的不利影響，能生產(chǎn)滿足電磁性能要求的含釩含鈦無(wú)取向電工鋼，擴(kuò)大了無(wú)取向電工鋼冶煉原料的來(lái)源范圍，尤其是回收鋼材的利用，能有效降低無(wú)取向電工鋼的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C21D8/12GK101914731SQ20101027819
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者劉富貴, 周一林, 曾建華, 李俊洪, 李軍, 李衛(wèi)平, 李正榮, 梁英, 湯佩林, 王平利, 羅擊, 陳永 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司