基于CSP-罩退工艺冷轧无取向硅钢开发与应用

成果名称：基于CSP-罩退工艺冷轧无取向硅钢开发与应用

成果完成单位：酒泉钢铁（集团）有限责任公司

成果完成人：杜昕;李积鹏;赵小龙;罗晓阳;谯德高;狄彦军;马艳丽;茹作栋;杨军来;冯永平;王海东;赵占彪;张昭;郭渊强;王德勇;马俊;翁星

所属行业：制造业

成果登记号：9622022Y0680

成果简介：

①课题来源与背景
课题来源于企业自选课题。采用薄板坯连铸连轧流程生产电工钢，从节能降耗、提高产品质量等方面都具有流程内在的优势，更与开发高品质钢种，扩大其生产品种的国际化趋势接轨。实验室研究借助高校科研设备及科研团队，能较好较快的结合现场工艺解决项目过程中的出现的各类问题。同时，酒钢CSP流程生产无取向硅钢工艺路线国内已打通。继宝钢、武钢、太钢老牌硅钢企业开全工艺流程后，马钢、武钢、涟钢、本钢等相继开发了CSP生产的全工艺无取向硅钢。酒钢CSP生产线、酸轧-罩退-平整生产线设备情况可以满足全工艺冷轧无取向硅钢的生产条件。因此，发展冷轧电工钢具有重要的战略意义。同时对酒钢产品结构优化、实现可持续发展有着重要意义。
②技术原理和性能指标
无取向硅钢的主要性能指标有铁损值、磁感应强度值、磁性能各向异性要求、冲片性要求、叠装系数要求、绝缘涂层要求、磁性能时效要求。其中铁损和磁感应强度是最主要的指标性能。铁损是铁芯在≥50Hz交变磁场下进行磁化时消耗的无效电能，又称铁芯损耗，也有称作比总损耗，单位为W/kg。铁损越小，能量损失越小，低铁损无取向硅钢可以节省大量的能源，同时也延长电机和变压器工作的使用寿命，还使冷却装置得以简化。磁感应强度代表硅钢的磁化能力，也称为磁通密度，用电机或变压器铁芯单位截面上通过的磁力线数量来表征，单位为特斯拉（T）。当硅钢的磁感高时，铁芯励磁电流（或空载电流）降低，比总损耗也下降，节省电能。
硅钢的成分组成主要有三类，第一类是影响磁性能的主要合金元素，如硅元素、铝元素、锰元素等；第二类是对磁性能有害的杂质元素，如碳元素、硫元素、氮元素、氧元素、钛元素、锆元素等；第三类是对磁性能有益的微量元素，如锡元素、锑元素等。本课题研发的硅钢其主要成分体系为：超低碳+Si+Al工艺；晶粒尺寸对终产品磁性能影响很大。晶粒尺寸大时，晶粒边界数量越少，畴壁移动时阻力减小，降低磁滞损耗，铁损值下降。对于本课题的无取向硅钢，最佳临界晶粒尺寸在50μm～100μm。
③技术的创造性与先进性
基于“CSP+冷轧罩式炉”工艺流程生产无取向硅钢，采用不经常化工艺的一次冷轧法制备，其工艺路线具有重要创新性；酒钢无取向硅钢的研制开发，使得酒钢步入了功能材料生产制造领域，填补了酒钢空白；硅钢研发过程中，重点进行了“BOF-RH-CSP”流程超低碳钢水冶炼工艺研究，实现了转炉C-T-O协调出钢、顶渣改质、RH炉快速脱碳等关键工艺突破，RH炉单联工艺钢水可浇性取得突破性进展，做到了硅钢整浇次连续生产；退火工艺采用两段式平台罩式退火新工艺，一方面保证冷热点温度均匀，另一方面抑制{111}不利织构长大、提高{100}有利织构占比；保证冷点和热点部位晶粒大小均能长大到80～90μm尺寸，从而提高无取向硅钢成品磁性能；
④技术的成熟程度，适用范围和安全性
目前国内主流硅钢生产企业均采用“CSP+连退”工艺进行无取向硅钢的生产，受现有生产线工装设备限制，酒钢无取向硅钢的开发依托“CSP+罩退”工艺进行生产，在先天设备条件和装备水平低于同各行业普遍水平的基础上，通过“BOF-RH-CSP”流程超低碳钢水冶炼工艺研究，实现了转炉C-T-O协调出钢、顶渣改质、RH炉快速脱碳等关键工艺突破，突破RH炉单联工艺钢水可浇性，实现连续稳定浇注，同时开发的双平台罩式炉退火工艺，其产品磁性能指标达到用户满意要求。成功实现了冷轧无取向硅钢在酒钢碳钢薄板厂生产线批量稳定生产，月生产能力突破1万吨，技术成熟度高。工艺路线安全可靠。
⑤应用情况及存在的问题
酒钢生产的冷轧无取向硅钢产品产品在西南、华东、西安等地区市场得到成功应用，用户反馈良好。存在的主要问题是目前产品厚度规格单一，目前正在进一步扩展规格。
⑥历年获奖情况
该产品获得酒钢集团公司2021年度科技创新成果一等奖，同时获得甘肃省冶金有色工业科技进步一等奖。