低鐵損冷軋電工鋼W470 冶煉軋制工藝研究

供稿|李維華

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研究了低鐵損冷軋電工鋼W470 冶煉軋制工藝，采用RH 精煉爐冶煉，控制硫和碳含量，采用連鑄方式鑄坯，鋼坯加熱軋制并退火，在退火后將熱軋板進(jìn)行酸洗，在室溫條下進(jìn)行冷軋。研究結(jié)果表明，通過合理控制原料比例，降低成本，RH 精煉爐進(jìn)行帶氧量控制，有效降低了鋼的氧含量，有利于改進(jìn)冷加工性，鐵損可達(dá)到最佳值，制備的電工鋼W470 的電機(jī)能耗小、噪音低，適用于各種變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯。

硅鋼片是一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，一般硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～4.5%，加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導(dǎo)率，降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時效，主要用來制作各種變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯。無取向硅鋼的合金硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～3.0%，W470 是指無取向、鐵損值0.47 W/kg，冷軋無取向硅鋼片最主要的用途是用于發(fā)電機(jī)制造，故又稱冷軋電機(jī)硅鋼，經(jīng)冷軋至成品厚度，供應(yīng)產(chǎn)品規(guī)格多為0.35 mm 和0.5 mm 厚的鋼帶，冷軋無取向硅鋼的飽和磁通密度（Bs）高于取向硅鋼，與熱軋硅鋼相比，其厚度均勻，尺寸精度高，表面光滑平整，從而提高了填充系數(shù)和材料的磁性能[1-4]。隨著節(jié)能降耗的要求，電工鋼越來越追求低鐵損，高磁感，許多生產(chǎn)單位多采用提高合金元素Mn 含量的方法，不同廠家的無取向電工鋼，在做成小電機(jī)之后，能耗相差很大，有的價格相當(dāng)昂貴[5-8]。

開展低鐵損冷軋電工鋼W470 冶煉軋制工藝研究，優(yōu)化精煉、連鑄、熱軋、退火和冷軋工藝參數(shù)，開發(fā)一種高性能冷軋電工鋼W470 制備的方法，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

研究概述

低鐵損冷軋電工鋼W470 冶煉軋制工藝研究基于長流程冶煉軋制生產(chǎn)工藝流程來開發(fā)，本文研究的生產(chǎn)工藝流程為：100 t 轉(zhuǎn)爐冶煉→RH 精煉→連鑄（保護(hù)澆鑄+電磁攪拌）→工字型鋼墊底封蓋→熱軋全連軋→退火→酸洗→冷軋，其中主要控制的關(guān)鍵工藝參數(shù)為：轉(zhuǎn)爐鋼水氧含量；RH 精煉爐控制的硫和碳含量、真空度、脫碳時間、精煉時間；連鑄鋼坯緩冷方式與溫度及時間；熱軋溫度與變形量；退火溫度及時間；冷軋變形量。研究以上工藝參數(shù)對低鐵損冷軋電工鋼W470 性能的影響，探索低鐵損冷軋電工鋼W470 的生產(chǎn)制備工藝，最終使冷軋電工鋼W470 達(dá)到使用要求。

關(guān)鍵工藝研究

化學(xué)成分設(shè)計

根據(jù)各元素在冷軋電工鋼中的作用以及參考冷軋電工鋼W470 設(shè)計規(guī)范，冷軋電工鋼W470 化學(xué)成分如表1 所示。

表1 冷軋電工鋼W470 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

RH 精煉工藝研究

RH 精煉可以降低鋼的氧含量，從而防止了C、P 的氧化。RH 精煉爐冶煉過程中控制硫和碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)12×10-6以下，真空度在60 Pa 以下，轉(zhuǎn)爐鋼水為帶氧鋼，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在5×10-4～7×10-4之間，脫碳時間大于20 min，冶煉時間大于40 min。試驗具體控制工藝參數(shù)如表2 所示。

表2 RH 精煉工藝參數(shù)控制

鋼坯緩冷工藝研究

采用連鑄工藝鑄坯，將鑄坯在加熱爐中升溫，鋼坯加熱至1120～1200 ℃出爐，利用工字型鋼墊底，將鋼坯與工字型鋼交錯分布方式依次堆垛，最上面用工字型鋼封蓋，采用保溫罩包裹保溫8～20 h，保溫后采用鹽水冷或油冷。利用交錯堆垛方式的緩冷工藝減緩鋼坯的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，試樣具體控制工藝參數(shù)如表3 所示。

表3 緩冷工藝參數(shù)

熱軋工藝研究

鋼坯在加熱爐中溫度控制在1300～1350 ℃，溫度均勻后熱軋，開軋溫度1120～1250 ℃，熱軋板厚度為0.6～2.0 mm，鋼坯加熱分為4 個階段，鋼坯在爐 時 間 控 制 在40～55 min， 終 軋 溫 度 控 制在920～1040 ℃，取卷溫度為640～710 ℃，試驗具體控制工藝參數(shù)如表4 所示。

表4 軋制工藝參數(shù)

退火工藝研究

退火處理工藝的條件為：退火溫度300～400 ℃，保溫時間2～5 h，然后隨爐冷卻，得到退火后熱軋板，熱軋板退火時走帶速度90～95 m/min，試驗的具體控制工藝參數(shù)如表5 所示。

表5 退火工藝參數(shù)

酸洗與冷軋工藝研究

在退火后將熱軋板進(jìn)行酸洗，酸洗的酸液溫度為75～80 ℃，在室溫條下進(jìn)行冷軋，道次軋制變形量為15%～30%，冷軋過程為4 道次～7 道次軋制，得到厚度為0.1～1.5 mm 的冷軋電工鋼W470 薄帶，試驗的具體控制工藝參數(shù)如表6 所示。

表6 酸洗與冷軋工藝參數(shù)控制

結(jié)果分析與討論

對1#和2#試樣獲得的冷軋電工鋼W470 和市場上普通電工鋼W470（下稱對比例）進(jìn)行性能檢測，獲取檢測結(jié)果如表7 所示，從表7 可以看出，兩個試樣的最大鐵損、最小磁感、屈服強度、抗拉強度、延伸率、硬度均大幅優(yōu)于對比例，最小彎曲次數(shù)小幅優(yōu)于對比例，其中1#試樣綜合性能最高。

表7 冷軋電工鋼W470 性能參數(shù)對比

結(jié)束語

通過成分設(shè)計，并對精煉、緩冷、熱軋、退火和冷軋等工藝的參數(shù)控制，獲得的試樣的鐵損硬度、抗拉強度、延伸率等性能均大幅優(yōu)于普通電工鋼，為高性能冷軋電工鋼W470 的制備提供了一定的參考與借鑒。