磁性優良的高牌號無取向矽鋼及其冶煉方法
2023-05-28 03:59:26 1
專利名稱：磁性優良的高牌號無取向矽鋼及其冶煉方法
技術領域：
本發明涉及無取向矽鋼生產，尤其涉及磁性優良的高牌號無取向矽鋼及其冶煉方法。
背景技術：
當前，無取向矽鋼正逐漸向兩極方向發展，即價格低廉的低牌號方向，以及磁性優良的聞牌號方向。聞牌號娃鋼是指成品鐵損不大於4. OW/kg的鋼種。而單就聞牌號而目，能否有效降低材料鐵損，是其今後的主攻方向。大幅提高鋼中Si、Al元素含量，是改善高牌號磁性最為有效的措施之一。原因是，Si、Al元素能夠顯著提高材料的電阻率，可以有效降低磁晶各向異性，使磁化變得更加容易，從而大幅降低鋼的鐵損。然而，隨Si、Al元素含量的不斷提高，尤其是Si、Al元素含量 之和大於4. 0%以後，鋼的延伸率急劇下降，無法進行有效的冷加工。受此制約，已有外界報導中，工業化生廣的聞牌號Si、Al兀素含量之和基本小於4. 0 ,最聞不超過4. 2 。另外，鋼中非金屬夾雜物的控制也極為重要。它們的存在不僅抑制晶粒長大、促使晶格畸變，而且阻礙磁疇運動，最終造成鋼的磁滯損耗升高，磁性劣化。因此，在冶煉過程中，往往採取各種措施將其去除或者進行適當變性，以儘可能地改善材料磁性。眾所周知，Al是強脫氧元素，具有脫氧速度快，脫氧效果好，脫氧費用低等優點。因此，在工業化生產中，Al作為性價比優良的脫氧劑，被廣泛應用。採用Al脫氧的主要缺點是，作為夾雜物的脫氧產物Al2O3,尺寸較小，且數量較多，後續不容易上浮，尤其是高Si、高Al狀態，鋼液變得粘稠，夾雜物也就更加難以去除。另外，在澆鑄過程中，隨鋼液溫度的不斷降低，晶界處質點固溶度持續下降，此時還會進一步析出二次脫氧產物，當然主要是Al2O315由於其尺寸更小，且彌散分布，對成品磁性影響更大。轉爐吹止游離氧，是產生非金屬夾雜物的源頭。因此，為有效去除這類Al203、Si02等氧化物夾雜，通常採用降低轉爐出鋼游離氧含量，加大RH精煉C、0反應效果，以及在RH精煉脫氧、合金化後，通過加大Ar氣攪拌強度，和延長脫氣時間等，確保夾雜物充分上浮。例如，日本專利特開2001-271147，特開2005-336503，特開2007-162097，等。該法可以有效改善鋼液純淨度，降低鋼中有害夾雜含量，缺點是對設備硬體要求較高，延長處理時間會降低生產效率。為儘可能地減少簇狀Al2O3的危害，避免其在熱軋過程中破碎，往往採用鋼液稀土、鈣處理等控制方法。例如，日本專利特開昭63-7322，通過向鋼中添加含Ca材料控制Ca濃度，以控制簇狀夾雜物形態，同時還可以抑制MnS、AlN等夾雜生成。由於鈣是強脫氧、脫硫元素，常壓下進行鈣處理時，鋼液內部反應劇烈，汙染大。此外，為確保成品磁性，還需嚴格控制鋼中各類夾雜物比例。例如，日本專利特開2003-027193，鋼液採用稀土處理後，在I. 5 5. Oum範圍內，夾雜物數量要小於40個/mm2，5. Oym以上範圍內，夾雜物數量要小於2個/mm2。但通常情況下，稀土的氧、硫化物密度與鋼液相當，冶煉過程比較難以去除。
發明內容
本發明的目的在於提供一種磁性優良的高牌號無取向矽鋼及其冶煉方法，在轉爐出鋼過程進行鋼包頂渣改質，在RH精煉脫碳結束後，採用矽鐵進行脫氧、合金化，同時採用鈣合金進行非金屬夾雜物變性，具有操作簡便、實用方便、過程參數容易控制、以及鋼液純淨、節能環保等優點。為達到上述目的，本發明的技術方案是磁性優良的高牌號無取向矽鋼，其化學成分重量百分比為C< 0.005%、Si 2. 6 3. 4%、Mn :0. 2 0. 5%、P 彡 0. 2%、S 彡 0. 005%、A1 :0. 3 I. 6%、N 彡 0. 005%、0^ 0. 005%, Ti ( 0. 0015%，餘量為Fe及不可避免夾雜。進一步,還包含Sb和/或Sn,總量彡0. 2%,以重量百分比計。在本發明的成分設計中
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C :0. 005%以下。C強烈阻礙成品晶粒長大，容易引起鋼的鐵損增加和產生磁時效，並給後續脫碳帶來困難，因此必須嚴格控制在0. 005%以下。Si :2. 6 3. 4%。Si能提高基體電阻率，有效降低鋼的鐵損。Si含量高於3. 4%時，會顯著降低鋼的磁感，且容易造成軋制困難；而低於2. 6%時，又起不到大幅降低鐵損的作用。Mn :0. 2 0.5%。Mn與S結合生成MnS，可以有效減少對磁性的危害，同時改善電工鋼表面狀態，減少熱脆。因此，有必要添加0.2%以上的Mn含量，而高於0.5%以上的Mn含量，容易破壞再結晶織構，又會大幅增加鋼的製造成本。P :0. 2%以下。磷可以改善鋼板的加工性，但超過0. 2%時，反而使鋼板的冷軋加工性劣化。S :0. 005%以下。S含量超過0.005%時，將使MnS等析出物大大增加，強烈阻礙晶粒長大,惡化鋼的磁性。Al :0. 3 1.6%。Al是增加電阻元素，同時用於電工鋼的深脫氧，Al含量高於
1.6%時,會造成連鑄燒注困難,磁感顯著降低；而Al含量低於0. 3%時,會大幅降低AlN固溶溫度，並造成鋼的磁性波動。N :0. 005%以下。N含量超過0. 005%時，將使AlN等析出物大大增加，強烈阻礙晶粒長大,惡化鋼的磁性。0 :0. 005%以下。0含量超過0. 005%時，將使氧化類夾雜物大大增加，強烈阻礙晶粒長大,惡化鋼的磁性。本發明的磁性優良的高牌號無取向矽鋼的冶煉方法，其包括如下步驟I)冶煉按如下成分冶煉，化學成分重量百分比為C ( 0. 005%, Si :2. 6 3.4%、Mn 0. 2 0. 5 %、P 彡 0. 2 %、S 彡 0. 005 %、Al :0. 3 I. 6 %、N 彡 0. 005 %、0 彡 0. 005 %，Ti ( 0. 0015%，餘量為Fe及不可避免夾雜；轉爐出鋼過程對鋼包頂渣進行改質處理，確保RH精煉處理開始時，鋼包頂渣化學成分的重量百分比CaO 30 37、Si027 20、A120335 45、Mg0 5 9、T.Fe+Mn0 0. 6
2.6 ；
2) RH 精煉RH精煉脫碳結束時採用矽鐵進行脫氧，矽鐵添加速度彡12. 5kg/噸鋼/min ；3) RH精煉脫氧、合金化之後，向鋼液中添加0. 5 2. Okg/噸鋼鈣合金進行夾雜物變性控制。進一步，步驟2) RH精煉脫碳結束時採用矽鐵進行脫氧，矽鐵添加速度< 6. 5kg/噸鋼 /min。又，所述的磁性優良的高牌號無取向矽鋼還包含Sb和/或Sn，總量≤0. 2%,以重量百分比計。在轉爐出鋼過程中進行鋼包頂渣改質，主要是考慮儘可能的提高渣-鋼間Ti的分配比，避免鋼液脫氧、合金化之後，渣中的Ti不被還原進入鋼液，最終獲得Ti含量不大於15X10_4%的鑄坯。原因是，Ti元素對成品磁性，尤其是高牌號矽鋼的成品磁性影響最大。 此操作的關鍵是，添加適當數量的鋼包頂渣改質劑，要求鋼包頂渣改質後，渣泡、流動性好，且具有適當的鹼度、黏度、氧化性等。綜合考慮上述要求，並結合熱力學計算，提出了渣、鋼間最佳Ti分配比的控制要求。另外，本發明採用矽鐵進行脫氧、合金化，要求矽鐵添加速度< 12. 5kg/噸鋼/分鐘，優選< 6. 5kg/噸鋼/分鐘。原因是，採用矽鐵進行脫氧、合金化，脫氧產物主要是較大尺寸的SiO2,該夾雜相對於採用鋁鐵進行脫氧、合金化生成的簇狀Al2O3夾雜而言，更加容易上浮、去除。並且，通過嚴格限制矽鐵添加速度，還可以確保鋼液流動性，有利於鋼中夾雜物去除。此外，SiO2夾雜熔點高達2500°C，在熱軋過程不會破碎，因此不會對成品磁性產生影響。脫氧方式對鋼中夾雜物的影響見表I。表I
權利要求
1.磁性優良的高牌號無取向矽鋼，其化學成分重量百分比為c( O. 005%, Si 2.6 3· 4%、Mn :0. 2 O. 5%、P 彡 O. 2%、S 彡 O. 005%、A1 :0. 3 I. 6%、N 彡 O. 005%、0^ 0. 005%, Ti ( O. 0015%，餘量為Fe及不可避免夾雜。
2.如權利要求I所述的磁性優良的高牌號無取向矽鋼，其特徵是，還包含Sb和/或Sn，總量< O. 2%,以重量百分比計。
3.磁性優良的高牌號無取向矽鋼的冶煉方法，其包括如下步驟 1)冶煉 按如下成分冶煉，化學成分重量百分比為C彡O. 005 %、Si :2. 6 3. 4 %、Mn :O.2 O. 5 %、P 彡 O. 2 %、S 彡 O. 005 %、Al :0· 3 I. 6 %、N 彡 O. 005 %、O 彡 O. 005 %，Ti ( O. 0015%，餘量為Fe及不可避免夾雜；轉爐出鋼過程對鋼包頂渣進行改質處理，確保RH精煉處理開始時，鋼包頂渣化學成分的重量百分比=CaO 30 37、Si027 20、A120335 45、Mg0 5 9、T.Fe+Mn0 O. 6 2. 6 ; 2)RH精煉 RH精煉脫碳結束時採用矽鐵進行脫氧，矽鐵添加速度彡12. 5kg/噸鋼/min ； 3)RH精煉脫氧、合金化之後，向鋼液中添加O. 5 2. Okg/噸鋼鈣合金進行夾雜物變性控制。
4.如權利要求3所述的磁性優良的高牌號無取向矽鋼的冶煉方法，其特徵是，步驟2)RH精煉脫碳結束時採用矽鐵進行脫氧，矽鐵添加速度< 6. 5kg/噸鋼/min。
5.如權利要求3所述的磁性優良的高牌號無取向矽鋼的冶煉方法，其特徵是，所述的磁性優良的高牌號無取向矽鋼還包含Sb和/或Sn，總量< O. 2%，以重量百分比計。
全文摘要
磁性優良的高牌號無取向矽鋼的冶煉方法，其包括如下步驟1)冶煉，按如下成分冶煉，化學成分重量百分比為C≤0.005％、Si2.6～3.4％、Mn0.2～0.5％、P≤0.2％、S≤0.005％、Al0.3～1.6％、N≤0.005％、O≤0.005％，Ti≤0.0015％，餘Fe及不可避免夾雜；轉爐出鋼過程對鋼包頂渣進行改質處理，確保RH精煉處理開始時，鋼包頂渣化學成分的重量百分比CaO30～37、SiO27～20、Al2O335～45、MgO 5～9、T.Fe+MnO 0.6～2.6；2)RH精煉，RH精煉脫碳結束時採用矽鐵進行脫氧，矽鐵添加速度≤12.5kg/噸鋼/min；3)RH精煉脫氧、合金化之後，向鋼液中添加0.5～2.0kg/噸鋼鈣合金進行夾雜物變性控制。
文檔編號C22C38/06GK102796947SQ20111014145
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者張峰, 陳曉, 謝世殊, 陳凌雲 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司