[发明专利]一种高硅钢及生产方法

说明书

本发明涉及一种高硅钢，包括以下组分及重量百分比含量：C 0.01％～0.10％，Si6.0％～6.9％，Mn 0.02％～0.20％，Al 0.010％～0.050％，P≤0.015％，S≤0.0030％，N≤0.0029％，O≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。优点是：高硅钢及生产方法通过合适的生产路线、有利的成分体系及工艺参数，实现了批量生产高硅钢。对减少夹杂、控制缺陷处产生应力集中导致的铸坯裂纹有利。

技术领域

本发明属于硅钢连铸技术领域，尤其涉及一种高硅钢及其大生产冶炼及连铸方法。

背景技术

高硅钢一般是指含4.5％～6.7％Si的合金，通用的高硅钢为Fe-6.5％Si。随硅含量提高，电阻率上升，涡流损耗下降，当Si含量达到6.5wt％时，磁性能最佳，主要体现为高电阻率、高磁导率、低的磁晶各向异性和接近零的磁致伸缩系数。尤其在高频下，高硅钢铁芯损耗和噪音污染大幅降低，优势十分突出。是制作高频高速电机、高频和音频变压器、扼流线圈和高频磁屏蔽器的理想软磁材料。

高硅钢因固溶强化导致加工性下降十分显著，室温下有序相的存在进一步加剧了其冷加工脆性，而有序相会导致变形时位错移动困难，所以很难采用普通硅钢的生产方法制造高硅钢。研究人员开发出多种方法来制造高硅钢，主要包括3种：一是CVD化学沉积法，该方法以传统工艺制造的Fe-2～3wt％Si合金带材为原材料，钢带通过以N₂或惰性气体保护的连续CVD炉，炉内通入含硅气体(SiCl₄)，在一定温度下含硅气体与硅钢反应形成一层Fe₃Si，最后将炉温提高到1000℃以上，使硅元素向钢板内部扩散，从而制成 Fe-6.5wt％Si钢，该方法制作成本高，生产效率低，制备的产品远不能满足市场的潜在需求。二是粉末冶金法，该方法将一定成分的金属粉末混合均匀后进行成形和烧结，可成功避免Fe-6.5wt％Si合金的加工脆性问题，但其厚度范围相对狭窄，粉末轧制速度有限，而且最终产品磁性能明显低于通过CVD法获得的高硅钢。三是轧制法，该方法是低成本高效率制造高硅钢的理想方法，制造出的高硅钢磁性能和表面质量都明显优于CVD法和粉末冶金法。通过热轧+温轧+热处理+冷轧技术解决了高硅钢冷轧脆性问题后，对于轧制法而言，还需要形成前工序的冶炼及铸造技术。

现有技术中，在实验室采用小型真空冶炼炉及模铸方法进行高硅钢的冶炼及铸造，形成的铸锭最大宽度不超过150mm。高硅钢导热性能较差，宽度越大，铸坯表面温差越难控制，越容易形成边裂、角裂及内部裂纹。目前，还没有采用大生产设备进行高硅钢实验和生产的报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高硅钢及生产方法，提高利用轧制法生产的高硅钢产品的质量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高硅钢，包括以下组分及重量百分比含量：C 0.01％～0.10％，Si 6.0％～6.9％，Mn 0.02％～0.20％，Al 0.010％～0.050％，P≤0.015％，S≤0.0030％，N≤0.0029％，O≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

一种高硅钢的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水处理：铁水温度≥1280℃；铁水中S的重量百分比含量控制在：S≤0.030％；对铁水进行深脱硫处理后，进行彻底扒渣，控制入转炉铁水S重量百分比含量≤0.0015％；

2)转炉冶炼：吹炼时间：14～20min；吹炼终点：碱度3.0～4.0；

控制转炉出钢成分按重量百分比含量：C≤0.030％，P≤0.010％，S≤0.0030％；控制转炉出钢温度：1660～1680℃；

3)出钢前在钢包底部加入50％～60％的硅铁，出钢过程加入15％～25％的硅铁，所述的硅铁为C含量≤0.015％的硅铁；