冷轧无取向电工钢连续退火工艺模拟实验.pdf

Vo 1 2 5 Ap ri l No 2 2 o o 8 安 徽 工 业 大 学 学 报 J o f An h u i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 第 2 5卷第 2期 2 0 0 8 年 4月 文章编号 1 6 7 1 7 8 7 2 2 0 0 8 0 2 0 1 1 3 0 4 冷轧无取 向电工钢连续退火工艺模拟实验 汪崇青 马鞍山钢铁股份有限公司 第二钢轧总厂 安徽 马鞍山 2 4 3 0 2 1 摘要 将经 C S P 流程生产的 w S i A 1 1 0 为基的冷轧无取向电工钢 在 M U L T I P A S 模拟器上进行连续退火工艺模拟实验 结果 表明 该钢种的热轧板卷经过压下率约 7 5 的冷轧碍 到的冷轧 板完全再结晶温度为 7 0 0 经 8 2 0 C x 6 0 8 退火可获得磁性和 力学性能较好的全工艺型产品 经 7 2 0 7 8 0 C x 6 0 S 退火可获得力学性能和磁性较好的半工艺型产品 在 M U L T I P A S 模拟器上 进行冷轧无取向电工钢的连续退火模拟 采用合适的涂层保护可防止钢材表面氧化 选取合适的升温及降温速度 可使退火后 的板形满足磁性测量的要求 在 M U L T I P A S 模拟器上 进行不脱碳的冷轧无取向电工钢的连续退火模拟是可行的 关键词 MU L T I P A S 连续退火 电工钢 中图分类号 T G 3 3 5 1 2 文献标识码 A S i mu l a t i v e Ex p e rime n t o n Co n t i n u o u s An n e a l i n g P r o c e s s o f C o l d r o l l e d No n o ff e n t e d E l e c t ric S t e e l W ANG Ch o n g q i n g N o 2 S t e e l Ma k i n g a n d R o l l i n g P l a n t Ma a n s h a n I r o n S t e e l C o L t d Ma a n s h a n 2 4 3 0 2 1 C h i n a Ab s t r a c t T h e s i m u l a t i v e e x p e r i m e n t a t i o n o n c o n t i n u o u s a n n e a l i n g o f t h e w S i A 1 1 0 c o l d r o l l e d n o n o ri e n t e d e l e c t r i c s t e e l i S d o n e i n MUL T I P AS s i mu l a t o r w h i c h i S p rod u c e d b y Ma s t e e l C S P p r o d u c t i o n l i n e I t i S i n d i c a t e d t h a t t h e e n t i r e l y r e c r y s t all i z e d t e mp e r a t u r e o f t h e c o l d r o l l e d p l a t e r o l l i n g a b o u t 7 5 r e d u c t i o n c o l d rol l i n g i s 7 0 0 c I e f u l l p roc e s s e d p r o d u c t i o n wh i c h h a s t h e b e t t e r ma g n e t i c c a p a b i l i t y a n d me c h a n i c al c a p a b i l i t y c a n b e o b t a i n e d b y t h e a n n e ali n g o f c o l d r o l l e d s h e e t wi t h 8 2 0 c I x 6 0 S T h e s e mi p r o c e s s e d p r o d u c t i o n w h i c h h a s t h e b e t t e r ma g n e t i c c a p a b i l i t y a n d me c h a n i c al c a p ab i l i t y c a n b e o b t a i n e d b y a n n e a U i n g o f c o l d r o l l e d s h e e t wi t h 7 2 0 7 8 0 c I x 6 0 S Ap p r o p ri a t e c o a t i n g c a n s o l v e the o x i d a t i o n o f the s t e e l p l a t e s u r f a c e i n the s i mu l a t i o n e x p e ri me n t a t i o n S e l e c t i n g a p p r o p ria t e wa r mi n g a n d c o o l i n g r a t i o c a n ma k e t h e fl a t n e s s a f t e r a n n e ali n g me e t the r e q u e s t s o f ma g n e t i s m me a s u r me n t I t S f e a s i b l e tha t t h e c o n t i n u o u s a n n e ali n g o f n o n d e c a r b o n i z a t i o n c o l d r o l l e d n o n o rie n t e d e l e c t r i c s t e e l i S s i mu l a t e d i n MU nP A S s i mu l a t o r Ke y wo r d s MUUr I P AS c o n t i n u o u s a n n e ali n g e l e c t ri c s t e e l 薄板坯连铸连轧 C S P 生产电工钢研究项 目是国家 十五 重点科技攻关项目 经过 2 0 0 4 2 0 0 6 年的联 合攻关 形成了具有 自主知识产权的薄板坯连铸连轧流程生产电工钢系统工艺技术 且已通过国家科技部验 收 与传统的厚板流程相比 采用 C S P 工艺生产的电工钢具有铸态与热轧态晶粒组织细小 温度加热均匀 板形易于控制 成材率高等优势 冷轧电工钢生产过程中 退火工序对产品的最终性能有重要的影响 硅钢的退火工艺 宝钢和武钢均采用连续退火试验机组进行试验 钢铁研究总院采用电工钢模拟退火试 验炉进行试验 马钢为了适应新区冷轧汽车用钢板的产品开发 从奥地利 V A I 公司引进了 M U L T I P A S 连续 退火模拟试验机进行模拟试验 模拟试验可降低试制和产品开发成本 建立电工钢连续退火的模拟实验方法 对新产品开发和现场工艺优化非常必要 收 稿 日期 2 0 0 7 1 1 1 6 作者简介 汪崇青 1 9 7 5 一 男 安徽桐城人 工程师 维普资讯 1 1 4 安 徽 工 业 大 学 学 报 2 0 0 8矩 1实 验 1 1实验材料 试样为马钢经 C S P流程生产的 w S i A 1 1 0 冷轧无取 向电工钢 1 C S P铸坯 厚度 7 0 m m 化学 成份 C 0 0 0 1 8 S i 0 6 5 Mn 0 3 5 P 0 0 5 0 S 0 0 0 6 酸溶铝 0 3 2 N 2 8 x1 0 2 热轧卷 厚度 2 0 m m 铸坯经均热至 1 1 0 0 q C 1 0 3 0 q C 开轧 8 9 0 q C 终轧 6 8 0 q C 卷取 共经 7 道次轧制 而成 3 冷轧板 厚度 0 5 m m 以厚度 2 0 m m的热轧卷为基料 经 5 道次约 7 5 的压下率冷轧而成 1 2实验过程 1 现场取冷硬板试样 要求 w C 2 0 x l 0 的M G W6 0 0 加工成 M U L T I P U S 试样 试样的最大尺寸为长 4 5 0 mm 宽 2 5 0 m m 最小张力 0 5 k N 碳是扩大 y 相区元素 在无取向电工钢中为有害元素 在铁中以间隙 固溶体状存在 随着含碳量的增加 磁滞损失增大 铁损增加 磁感应强度降低 过量的碳引起成品磁时效 电 工钢成品要求碳含量在 3 0 1 0 以下 这就要求在冶炼时降低到 5 0 1 0 以下 成品完全退火时可以不脱碳或 少脱碳 2 J 成品中碳在 0 0 0 3 以下就不会产生磁时效吲 2 试样用涂层保护 防止 M U L T I P U S 连退试验加热时的表面氧化 使试验条件接近电工钢实际连退生 产的具体要求 因为钢板表面氧化对低磁场I生 能影响很大 41 3 试样的升温速度为 3 3 q C s 升温至 6 0 0 9 5 0 oC 保温 6 0 s 自 然冷却到 3 0 0 o C 再用压缩空气冷却到 室温退火 测量成品板的力学性能 磁性 晶粒组织 采取自然冷却主要是为了防止板形变坏 无法进行磁性 检测 4 经 以上方式退火的试样 再经过 7 5 0 q C 2 h 在露点不大于 0 q C 的氮气气氛保护下进行消除应力退 火 然后测量成品板的磁性能 2试 验 结果 及讨 论 2 1冷轧板 的再 结晶温 度及 晶粒 组织 图 1 为冷轧板退火后的硬度与再结晶组织的关系 由图 1 可知 6 0 0 o C 退火后的晶粒仍为纤维组织 硬 度明显降低 说明此时仅进行了回复 6 5 0 o C 退火时开 始有新的晶粒形核 冷轧织构依然存在 硬度继续降 低 6 8 0 q C 退火时再结晶已经完成绝大部分 硬度急剧 下降 冷轧织构完全消失 7 0 0 o C 退火时已经完全再结 晶 硬度开始缓慢下降 此后随退火温度的 提高 硬度 至 降低很小 整 由图 2 可知 在晶粒长大过程 中随退火温度的升 高 晶粒尺寸几乎呈直线增大 2 2退火温 度对铁 损 P 1 湖 的 影响 退火温度对铁损 的影响见图 3 由图 3可看出 再 结晶阶段铁损降低幅度最大 晶粒长大过程中铁损降 退火温度 图 1 退火过程中硬度与晶粒组织的变化 低幅度减缓 但仍呈直线下降趋势 随温度 的升高涡流损耗 几乎不变 而磁滞损耗 P h 降低幅度很大 总损 旨 咯 退火温度 图 2 晶粒长大时退火温度对平均晶粒尺寸的影响 1 2 雪 i 0 簪 啊 h 只 P h T T T T T T T T 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 温度 图 3退火温度对铁损 P J 卿 的影响 维普资讯 第 2 期 汪崇青 冷轧无取向电工钢连续退火工艺模拟实验 1 1 5 耗 的降低实际上就是 P h 的降低 再结晶及晶粒长大过程中晶粒的粗化是 P h 降低的主要原因 5 1 成品试样消除应力退火后铁损与温度的关系如图 4 再结晶阶段铁损随温度升高而降低 7 0 0 8 2 0 C 期 间铁损几乎不变 而后铁损进一步降低 2 3退 火温度 对磁 感 如 和 B s 0 的 影响 退火温度对 2 5 0 0 5 0 0 0 Mm磁场下磁感应强度 分别为B 笱 和 B 卯 的影响如图 5 冷轧状态时磁感很低 随着再结晶和晶粒长大 磁感逐渐提高 约 7 2 0 C 达到最高 7 2 0 7 5 0 cI 时磁感变化很小 而后缓慢降低 磁 感的这种变化与晶粒长大过程 中织构 的变化有关 退火温度升高 晶粒长大 有利面织构强度减弱或不变 而 1 1 1 面织构强度增加 所以磁感降低 6 I7 5 0 4 0 3 0 2 0 1 5 一 1 r 一 j 一 卜 一 一 n T T T T 5 0 o 6 00 70 0 8 0 0 9 00 霪 一 I 一 一 一 廿 L 一 一 一 2 s 温度 C 温度 图 4 退 火温度对 消除应力退火后铁损 P J 咖 的影响 图 5 退火温度对磁 感的影响 消除应力退火后的磁感与退火温度的关系如图 6 8 0 0 o C 前 随退火温度升高 磁感逐渐增加 温度继续 提高 磁感呈下降趋势 2 4退火 温度对 力 学性 能的 影响 研究退火温度对力学性能的影响是为了使成品板具有合适的硬度和屈强比 屈服强度 尺 与抗拉强度 尺 的比值 及良 好的冲裁性能嗍 退火温度对 尺 和 尺 的影响如图7 与图 1 对照表明 退火温度对尺 和尺 的影响与对硬度的影响趋势相同 完全再结晶的7 0 0 oC 是转折点 低于 7 0 0 o c t t 随温度升高 尺 和尺 急剧降 低 高于7 0 0 cI 时随温度升高 尺 和 尺 缓慢降低 退火温度对屈强比的影响如图8 在 7 2 0 7 8 0 oC 间变化不 大 在两侧随温度的升高而急剧降低 退火温度对延伸率 的影响如图9 低于 7 0 0 o c t t 随温度升高6 显著 增高 随后几乎保持不变 1 78 1 74 薯 L 盈 一 一一 i 嘲 卯 l L R 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 退火温度 图 6 退火温度对消除应 力退火后磁 感的影响 日 退火温度 图 8 退火 温度对屈 强比的影响 嘿 一一 R 吼 退火温度 图 7 退火 温度对抗拉强度 R 和屈服强度 吼 的影响 5 0 30 l O O 5 O 0 6 0 0 7 o 0 8 0 0 9 0 0 1 0 O 0 退火温度 图 9 退火温度对延伸率的影晌 维普资讯 1 1 6 安 徽 工 业 大 学 学 报 2 0 0 8 年 选择退火温度一般按此原则 对全工艺型无取向电工钢以达到目 标磁性为目的 对半工艺型无取向电工 钢以 得到合适的硬度和屈强比为目的 对 w S i A 1 1 0 钢 若以半工艺状态出厂 则选择 7 2 0 7 8 0 退火较 为合适 屈强 比较高 硬度合适 而且适应温度范围较宽 产品性能波动小 若 以全工艺状态交货 则以 8 2 0 退火较为合适 铁损和磁感均较理想 屈强比适 中 3结 论 f 1 w S i A 1 1 0 钢经过压下率约 7 5 冷轧 得到的冷轧板完全再结晶温度为 7 0 0 晶粒长大过程中 温度升高晶粒明显长大 铁损降低 磁感略微降低 该冷轧板经 8 2 0 C x 6 0 S 退火可获得磁性和力学陛能较好 的全工艺型产品 f 2 w S i A 1 1 0 钢的冷轧板再结晶过程中随温度升高 硬度 屈服强度 抗拉强度和屈强比急剧降低 延伸率急剧升高 在晶粒长大过程中硬度 屈服强度 抗拉强度和屈强比缓慢降低 延伸率几乎不变 该冷轧 板经 7 2 0 7 8 0 C x 6 0 s 退火可获得力学性能和磁性较好的半工艺型产品 f 3 在 MU L T I P A S 模拟器上进行冷轧无取向电工钢的连续退火模拟 采用合适的涂层保护可 防止钢材表 面氧化 选取合适的升温及降温速度 可使退火后的板形满足磁性测量的要求 在 MU L T I P A S 模拟器上 进行 不脱碳的冷轧无取向电工钢的连续退火模拟是可行的 参考 文 献 1 t J x 燕 刘学华 C S P工艺开发电工钢的现状及其优势 J 中国冶金 2 0 0 5 1 5 1 2 3 9 4 3 2 谢晓心 主要成份和工艺对极低铁损高磁感无取向电上钢磁性的影U l E J 钢铁研究 2 0 0 3 3 4 5 5 2 5 8 3 李红梅 电工钢磁时效研究 山西机械 2 0 0 0 刊