低铁损冷轧电工钢W470 冶炼轧制工艺研究

供稿|李维华

内容导读

研究了低铁损冷轧电工钢W470 冶炼轧制工艺，采用RH 精炼炉冶炼，控制硫和碳含量，采用连铸方式铸坯，钢坯加热轧制并退火，在退火后将热轧板进行酸洗，在室温条下进行冷轧。研究结果表明，通过合理控制原料比例，降低成本，RH 精炼炉进行带氧量控制，有效降低了钢的氧含量，有利于改进冷加工性，铁损可达到最佳值，制备的电工钢W470 的电机能耗小、噪音低，适用于各种变压器、电动机和发电机的铁芯。

硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般硅质量分数为0.5%～4.5%，加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效，主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。无取向硅钢的合金硅质量分数为1.5%～3.0%，W470 是指无取向、铁损值0.47 W/kg，冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢，经冷轧至成品厚度，供应产品规格多为0.35 mm 和0.5 mm 厚的钢带，冷轧无取向硅钢的饱和磁通密度（Bs）高于取向硅钢，与热轧硅钢相比，其厚度均匀，尺寸精度高，表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能[1-4]。随着节能降耗的要求，电工钢越来越追求低铁损，高磁感，许多生产单位多采用提高合金元素Mn 含量的方法，不同厂家的无取向电工钢，在做成小电机之后，能耗相差很大，有的价格相当昂贵[5-8]。

开展低铁损冷轧电工钢W470 冶炼轧制工艺研究，优化精炼、连铸、热轧、退火和冷轧工艺参数，开发一种高性能冷轧电工钢W470 制备的方法，具有一定的经济效益和社会效益。

研究概述

低铁损冷轧电工钢W470 冶炼轧制工艺研究基于长流程冶炼轧制生产工艺流程来开发，本文研究的生产工艺流程为：100 t 转炉冶炼→RH 精炼→连铸（保护浇铸+电磁搅拌）→工字型钢垫底封盖→热轧全连轧→退火→酸洗→冷轧，其中主要控制的关键工艺参数为：转炉钢水氧含量；RH 精炼炉控制的硫和碳含量、真空度、脱碳时间、精炼时间；连铸钢坯缓冷方式与温度及时间；热轧温度与变形量；退火温度及时间；冷轧变形量。研究以上工艺参数对低铁损冷轧电工钢W470 性能的影响，探索低铁损冷轧电工钢W470 的生产制备工艺，最终使冷轧电工钢W470 达到使用要求。

关键工艺研究

化学成分设计

根据各元素在冷轧电工钢中的作用以及参考冷轧电工钢W470 设计规范，冷轧电工钢W470 化学成分如表1 所示。

表1 冷轧电工钢W470 化学成分（质量分数） %

RH 精炼工艺研究

RH 精炼可以降低钢的氧含量，从而防止了C、P 的氧化。RH 精炼炉冶炼过程中控制硫和碳质量分数12×10-6以下，真空度在60 Pa 以下，转炉钢水为带氧钢，氧质量分数控制在5×10-4～7×10-4之间，脱碳时间大于20 min，冶炼时间大于40 min。试验具体控制工艺参数如表2 所示。

表2 RH 精炼工艺参数控制

钢坯缓冷工艺研究

采用连铸工艺铸坯，将铸坯在加热炉中升温，钢坯加热至1120～1200 ℃出炉，利用工字型钢垫底，将钢坯与工字型钢交错分布方式依次堆垛，最上面用工字型钢封盖，采用保温罩包裹保温8～20 h，保温后采用盐水冷或油冷。利用交错堆垛方式的缓冷工艺减缓钢坯的热应力和组织应力，试样具体控制工艺参数如表3 所示。

表3 缓冷工艺参数

热轧工艺研究

钢坯在加热炉中温度控制在1300～1350 ℃，温度均匀后热轧，开轧温度1120～1250 ℃，热轧板厚度为0.6～2.0 mm，钢坯加热分为4 个阶段，钢坯在炉 时 间 控 制 在40～55 min， 终 轧 温 度 控 制在920～1040 ℃，取卷温度为640～710 ℃，试验具体控制工艺参数如表4 所示。

表4 轧制工艺参数

退火工艺研究

退火处理工艺的条件为：退火温度300～400 ℃，保温时间2～5 h，然后随炉冷却，得到退火后热轧板，热轧板退火时走带速度90～95 m/min，试验的具体控制工艺参数如表5 所示。

表5 退火工艺参数

酸洗与冷轧工艺研究

在退火后将热轧板进行酸洗，酸洗的酸液温度为75～80 ℃，在室温条下进行冷轧，道次轧制变形量为15%～30%，冷轧过程为4 道次～7 道次轧制，得到厚度为0.1～1.5 mm 的冷轧电工钢W470 薄带，试验的具体控制工艺参数如表6 所示。

表6 酸洗与冷轧工艺参数控制

结果分析与讨论

对1#和2#试样获得的冷轧电工钢W470 和市场上普通电工钢W470（下称对比例）进行性能检测，获取检测结果如表7 所示，从表7 可以看出，两个试样的最大铁损、最小磁感、屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度均大幅优于对比例，最小弯曲次数小幅优于对比例，其中1#试样综合性能最高。

表7 冷轧电工钢W470 性能参数对比

结束语

通过成分设计，并对精炼、缓冷、热轧、退火和冷轧等工艺的参数控制，获得的试样的铁损硬度、抗拉强度、延伸率等性能均大幅优于普通电工钢，为高性能冷轧电工钢W470 的制备提供了一定的参考与借鉴。