一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法，该方法具体包括以下步骤：薄板坯连铸、粗轧、感应炉加热、精轧、层流冷却、冷轧、脱碳处理、高温退火。本方法的特点在于采用了全新的短流程方法生产取向硅钢，与传统的取向硅钢高温加热制造工艺相比，简化了加热工序；与目前流行的低温加热工艺相比，省略了渗氮工序。使用ESP生产线生产热轧板，使连铸连轧直接串联，提高生产效率，显著减少了切头切尾，大幅降低生产成本。同时全无头薄板坯连铸连轧工艺(ESP)避免经典工艺穿带和甩尾阶段造成的工艺波动，保证带卷物理和力学性能稳定。

A method of producing high magnetic orientation oriented silicon steel based on ESP endless rolling technology

The invention discloses a method for producing high magnetic induction oriented silicon steel based on ESP endless rolling technology. The method comprises the following steps: thin slab continuous casting, rough rolling, induction furnace heating, finishing rolling, laminar cooling, cold rolling, decarbonization treatment and high temperature annealing. Compared with the traditional high temperature heating process, the heating process is simplified, and the nitriding process is omitted compared with the popular low temperature heating process. Using ESP production line to produce hot rolled sheet, continuous casting and rolling can be directly connected in series, the production efficiency can be improved, the cutting head and tail can be significantly reduced, and the production cost can be greatly reduced. At the same time, the ESP process avoids the process fluctuation caused by the wearing and tail flick stages of the classical process, and ensures the physical and mechanical stability of the strip coil.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法
本专利技术涉及取向硅钢的生产
，主要技术特征是利用全无头薄板坯连铸连轧工艺(ESP,Endlessstripproduction)特点代替了经典高温取向硅钢生产工艺中的加热和热轧工序，尤其是省略了经典生产工艺中的高温加热板坯步骤，大幅降低生产成本和减少了钢带的切头切尾，提高生产效率，保证钢带性能均匀性。按照此工艺可生产出性能优异的高磁感取向硅钢。技术背景取向硅钢按照磁性能优劣可以分为普通取向硅钢(CGO)和高磁感取向硅钢(Hi-B)。1968年由新日铁以AlN+MnS作为抑制剂，采用高温加热一次大压下率冷轧法首次生产出高磁感取向硅钢(Hi-B)，并成为通用的高磁感取向硅钢制造工艺。上述生产方法的工艺流程包括：将板坯加热至1350℃以上温度保温30分钟以上，使铸坯中MnS等析出相完全固溶，目的是在热轧和常化过程中重新析出细小弥散的析出相；将热轧板进行常化酸洗后一次冷轧到成品厚度；脱碳退火后在钢带表面涂布退火隔离剂进行高温退火。70年代爆发全球能源危机后，钢铁生产企业对降低能源消耗的需求越来越迫切，高磁感取向硅钢生产工艺的研发集中在降低铸坯加热温度上，1996年新日铁提出了全新的低温加热法生产高磁感取向硅钢，该法的工艺特点是低温加热铸坯，热轧板常化后一次冷轧至成品厚度，在脱碳退火后对钢带进行渗氮处理提高钢带中的抑制剂含量。上述的“高温法”和“低温法”两种经典的工艺是目前生产高磁感取向硅钢的主流方法。经过几十年的发展，已经非常成熟，但是也存在许多难以解决的问题。“高温法”制造取向硅钢，连铸坯需要保温坑中进行缓冷，此过程析出大量的粗大MnS、AlN第二相质点，这些粗大的第二相质点在二次再结晶退火时不能发挥抑制剂的作用，因此必须要在热轧之前将铸坯加热至很高的温度(>1350℃)，目的是让MnS和AlN完全固溶，在后续的生产过程中重新以细小状态弥散析出。AlN的完全固溶温度是1280℃，MnS的完全固溶温度是1320℃，实际生产中往往将加热温度设为1350-1400℃以上，以使粗大的析出相完全固溶。生产中采用的经典操作制度是：燃气加热炉预热至1200-1250℃保温1-3小时，感应炉加热到1350-1400℃保温30分钟以上。“高温法”生产高磁感取向硅钢的缺点是显而易见的，高温加热导致板坯烧损很高，需要经常停炉清渣，生产效率低燃料消耗多，制造成本高。尤其是常规轧制工艺采用单坯轧制，每轧一块板都要有穿带和甩尾的过程，板坯首尾质量难以保证，常出现断带、边裂等问题，轧辊消耗严重，既影响产品质量，又影响生产效率。“低温法”制造取向硅钢利用AlN作为主要的抑制剂，降低了热轧前的板坯加热温度，但是精炼后的钢水中不能含有足量的N，以防止铸坯出现表面起皮等缺陷，因此在热轧和常化过程中不能析出足够多的抑制剂，需要在高温退火之前单独进行渗氮处理，以期在钢带中获得更多的AlN析出相，这就需要额外建设一条渗氮退火线并进行精确控制形成的抑制剂数量，无疑增加了取向硅钢的工艺成本和制造难度。薄板坯连铸无头轧制技术(ESPEndlessstripproduction)是20世纪90年代末研发成功的一种高效热轧板生产技术，2000年意大利达阿维迪公司投产了世界第一条无头轧制生产线。ESP工艺是目前基于铸-轧概念最为紧凑的冶金工艺，其生产线长度可大幅缩短至192m，生产线一般包括连铸机-大压下轧机-感应加热-高压除鳞-精轧机组-层流冷却-卷曲，ESP工艺的核心是在粗轧和精轧连续不断的进行轧制生产。ESP工艺有无头轧制和半无头轧制两种模式，生产0.8～4mm的热轧板时，是无头轧制，粗轧得到的中间坯经感应加热后直接送入精轧机组。当生产4～6mm热轧板时，ESP产线调整为半无头轧制，用摆式剪或者转鼓剪将中间坯按照生产单个钢卷的尺寸进行切割。切下的中间坯经感应加热送入精轧机组。ESP生产线依靠连续不间断的铸轧组合工艺生产热轧带钢，这种工艺实现了连铸、连轧、在线热处理、在线检查的连续化，极大的提高了热轧板生产效率。ESP生产线可用于生产部分冷轧基板钢种、热轧商品卷、高等级的优质钢种。目前国内已有应用ESP工艺生产低碳钢的报道，但应用ESP工艺生产高磁感取向硅钢的研究尚未见报道。我们基于ESP工艺的技术特点，并对其生产线进行了一些适应性的改造，提出了一种应用ESP工艺生产高磁感取向硅钢的方法，利用该方法能够生产出磁性能优良的高磁感取向硅钢。本专利技术中的生产方法，相比于经典“高温法”，通过提高连铸机拉速，尽可能的减少连铸过程中板坯温降，保证铸坯温度，连铸坯不经显著冷却就直接进行加热，以充分利用自身热量，避免第二相析出，这是简化传统的板坯高温加热工序的先决条件。由于铸坯拉速快、表面温度高，在连铸过程中析出的第二相粒子数量少、板坯未经冷却，避免了冷却过程中第二相粒子的大量析出，因此不需对板坯进行长时间预热和高温状态保温，只需将带温板坯再加热到高温状态，铸坯中析出的少量第二相粒子即可完全溶解。具体来讲，连铸后铸坯经过设置在热轧机组和连铸机之间的感应加热炉，感应加热炉迅速将铸坯加热到1300～1400℃高温状态，进入热轧机组进行无头轧制。实现上述的生产工艺需要大质量流浇铸和大的铸速来支撑，基于这一点，我们采用几何形状复杂的漏斗形结晶器与浸入式水口结合，并采用电磁制动(EMBR)对大铸速连铸的流动条件进行优化，电磁制动的应用能够有效的缓解液面波动，能够实现大拉速连铸。配合强大、灵活的二冷系统，减少板坯温降，减少凝固过程钢中第二相粒子的析出。与“低温法”相比，由于连铸后的高温加热能使连铸过程析出的少量第二相粒子完全溶解，保证了热轧和常化过程重新析出的第二相粒子的数量足够，可以确保高温退火时抑制初次晶粒的正常长大。因此在高温退火之前不需要进行渗氮处理，从而显著降低了工艺成本和制造难度。本专利技术中所描述的生产方法，与传统工艺相比，简化了热轧前的加热工艺和取向硅钢生产的后流程，同时由于采用无头轧制生产热轧板，极大的提高了热轧生产效率，降低了生产成本，提高了产品竞争力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种采用紧凑型的生产流程，采用无头轧制，提高生产效率，稳定热轧卷质量，最终生产高质量取向硅钢。本专利技术的主要工艺流程包括冶炼、精炼、薄板坯连铸、热连轧、冷轧、脱碳、高温退火等步骤的基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法。本专利技术的技术方案是：一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1.冶炼：将选取精炼完成后的取向硅钢的钢水，其成分的质量百分比：C：0.03～0.08％，Si：2.8～3.4％，Mn：0.05～0.12％，S：0.015～0.03％，Al：0.02～0.04％，N：0.006～0.010％，其余为铁及不可避免的夹杂物,备用；步骤2.连铸：将步骤1的取向硅钢的钢水连铸成铸坯，铸坯厚度90mm-110mm；步骤3.板坯加热及热轧：在连铸机和粗轧机之间设置感应加热炉对铸坯进行加热，加热至一定温度后进入粗轧机组，粗轧后的中间坯厚度在10-20mm，中间坯经感应炉加热至1150-1250℃，除鳞后进入精轧机组轧至1-3mm，层流冷却后进行卷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1.冶炼：将选取精炼完成后的取向硅钢的钢水，其成分的质量百分比：C：0.03~0.08％，Si：2.8~3.4％，Mn：0.05~0.12％，S：0.015~0.03％，Al：0.02~0.04％，N：0.006~0.010％，其余为铁及不可避免的夹杂物,备用；步骤2.连铸：将步骤1的取向硅钢的钢水连铸成铸坯，铸坯厚度90mm‑110mm；步骤3.板坯加热及热轧：在连铸机和粗轧机之间设置感应加热炉对铸坯进行加热，加热至一定温度后进入粗轧机组，粗轧后的中间坯厚度在10‑20mm，中间坯经感应炉加热至1150‑1250℃，除鳞后进入精轧机组轧至1‑3mm，层流冷却后进行卷曲，卷曲温度500‑600℃；步骤4.常化及酸洗：对热轧板进行常化处理，然后在80‑90℃的2‑4%HCl中酸洗1‑2min；步骤5.冷轧：将酸洗后的钢带冷轧至0.18‑0.3mm厚度；步骤6.脱碳退火：冷轧钢带在氢氧化钠溶液中碱洗去油，脱碳退火升温速率20‑50℃/s，脱碳温度800~850℃，保温时间5min，气氛为湿的20‑40%H2+60‑80%N2，露点50‑60℃；步骤7.高温退火：将脱碳板涂布MgO隔离剂，然后将其置于干燥炉中500‑700℃保温2h除去水分，随后进行高温退火；步骤8.涂敷绝缘涂层，进行平整拉伸退火。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ESP无头轧制技术生产高磁感取向硅钢的方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1.冶炼：将选取精炼完成后的取向硅钢的钢水，其成分的质量百分比：C：0.03~0.08％，Si：2.8~3.4％，Mn：0.05~0.12％，S：0.015~0.03％，Al：0.02~0.04％，N：0.006~0.010％，其余为铁及不可避免的夹杂物,备用；步骤2.连铸：将步骤1的取向硅钢的钢水连铸成铸坯，铸坯厚度90mm-110mm；步骤3.板坯加热及热轧：在连铸机和粗轧机之间设置感应加热炉对铸坯进行加热，加热至一定温度后进入粗轧机组，粗轧后的中间坯厚度在10-20mm，中间坯经感应炉加热至1150-1250℃，除鳞后进入精轧机组轧至1-3mm，层流冷却后进行卷曲，卷曲温度500-600℃；步骤4.常化及酸洗：对热轧板进行常化处理，然后在80-90℃的2-4%HCl中酸洗1-2min；步骤5.冷轧：将酸洗后的钢带冷轧至0.18-0.3mm厚度；步骤6.脱碳退火：冷轧钢带在氢氧化钠溶液中碱洗去油，脱碳退火升温速率20-50℃/s，脱碳温度800~850℃，保温时间5min，气氛为湿的20-40%H2+60-80%N2，露点50-60℃；步骤7.高温退火：将脱碳板涂布MgO隔离剂，然后将其置于干燥炉中500-700℃保温2h除去水分，随后进行高温退火；步骤8.涂敷绝缘涂层，进行平整拉伸退火。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中的钢水成分还包括：Sn：0.06%~0.1%；Cr：0.05%~0.2%；Sb：0.02%~0.05%；Mo：0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海文，孟小涛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11