供稿|宋濤，李德君 /

內(nèi)容導(dǎo)讀

冷軋加中間退火方法是國(guó)內(nèi)無(wú)取向硅鋼50W470的常用生產(chǎn)工藝。文章介紹了試生產(chǎn)無(wú)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(duì)試生產(chǎn)成品的電磁性能進(jìn)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(jí)，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(jí)。此工藝生產(chǎn)的無(wú)取向硅鋼50BW470電磁性能處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)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(wú)取向硅鋼的要求。

本鋼生產(chǎn)冷軋無(wú)取向硅鋼50BW470要經(jīng)過(guò)包括鐵水預(yù)處理等9個(gè)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、?；O(shè)備等使得本鋼生產(chǎn)的無(wú)取向硅鋼50BW470電磁性能未達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平[1]。?；瘜?duì)成品影響很大，它可以讓熱軋板晶粒變得粗大并且均勻，這有利于提高電磁性能。因?yàn)槌；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(shí)在退火過(guò)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(wú)取向硅鋼50BW470，達(dá)到在現(xiàn)有設(shè)備條件下批量生產(chǎn)中高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼的目標(biāo)，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(duì)無(wú)取向硅鋼50BW470電磁性能的影響，分別采用3種工藝對(duì)同一批次的無(wú)取向硅鋼50BW470進(jìn)行試生產(chǎn)。為減少其他因素的干擾，實(shí)驗(yàn)鋼卷從相同熱軋工藝下的熱軋鋼卷中抽取。

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

冶煉成分設(shè)計(jì)

根據(jù)磷、錳、硅和碳等元素對(duì)成品晶粒磁性能以及尺寸大小的影響，設(shè)計(jì)本次試制無(wú)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?jǐn)?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(shí)施。RH真空爐加錳鐵、硅鐵等合金進(jìn)行合金化的同時(shí)還把鋼中C質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)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(jí)左右，且酸洗不能完全去除熱軋氧化鐵皮。

冷軋工藝

單機(jī)架六輥冷軋軋機(jī)控制第1次冷軋變形量分別為10%和60%。

圖2 無(wú)取向硅鋼50BW470生產(chǎn)工藝流程圖

表1 無(wú)取向硅鋼50BW470冶煉成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

罩式爐退火工藝

實(shí)驗(yàn)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(shí)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(dá)到無(wú)取向硅鋼50BW470的要求(910 ℃，100 m/min)，因?yàn)槠鋺?yīng)用的機(jī)組是中低牌號(hào)連續(xù)退火涂層機(jī)組。退火氣氛為氮?dú)浠旌蠞駳夥?，具有一定脫碳效果，保證成品C質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤20×10–6。

連續(xù)退火工藝

50BW470實(shí)驗(yàn)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?dú)浠旌细蓺夥眨_保退火后表面無(wú)明顯缺陷和鐵損較低。

試生產(chǎn)情況

熔煉成分

實(shí)驗(yàn)鋼的熔煉成分見表2。

表2 實(shí)際熔煉鋼成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

實(shí)驗(yàn)工藝

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?；癄t實(shí)驗(yàn)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(dá)不到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。因此只對(duì)比了采用工藝2和工藝3生產(chǎn)的鋼卷平均電磁性能，對(duì)比結(jié)果如表5所示，采取工藝2生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)鋼卷電磁綜合性能完全達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

表5 工藝2和工藝3的鋼卷電磁性能對(duì)比

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

表6 工藝2生產(chǎn)的鋼卷和國(guó)內(nèi)其他廠家產(chǎn)品電磁性能對(duì)比

晶粒尺寸

從圖4可以看出，采用工藝1實(shí)驗(yàn)的鋼卷成品晶粒度平均為6.5級(jí)，工藝2實(shí)驗(yàn)的鋼卷成品晶粒度平均為5.0級(jí)，工藝3實(shí)驗(yàn)的鋼卷成品晶粒度平均為6.0級(jí)。由此說(shuō)明工藝2實(shí)驗(yàn)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(jí)。

圖4 成品金相圖

織構(gòu)對(duì)比

采用工藝2實(shí)驗(yàn)的鋼卷中心層的γ織構(gòu)強(qiáng)度較強(qiáng)，且(001)織構(gòu)較強(qiáng)，同時(shí)(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(gè)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(yàn)，通常無(wú)取向硅鋼中心層的(001)織構(gòu)最弱，(111)織構(gòu)最強(qiáng)[3]?？梢赃x用提高無(wú)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(lái)得到高性能的無(wú)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(wú)取向硅鋼產(chǎn)品。

結(jié)束語(yǔ)

(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(hào)無(wú)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(jí)，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(jí)。

(3) 采用工藝2(10%+78%)生產(chǎn)的無(wú)取向硅鋼50BW470 性能處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)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(jìn)行批量生產(chǎn)的要求。