[發(fā)明專利]一種雙輥薄帶連鑄制備高效電機(jī)用無(wú)取向電工鋼的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310650524.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN103614618A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許云波;張?jiān)?/a>;王洋;曹光明;李成剛;劉振宇;方烽;盧翔;王國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/06
• 分類號(hào): C22C38/06;B22D11/06;C21D8/12
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙輥薄帶連鑄制備高效電機(jī)用無(wú)取向電工鋼的方法。

背景技術(shù)

高效電機(jī)是指平均效率達(dá)到90%以上的高標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)。近年來(lái)，為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，歐美國(guó)家全面提高電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)，逐步采用高效電機(jī)淘汰低效電機(jī)（平均效率不足87%）。我國(guó)也在2011年推出電機(jī)效率新標(biāo)準(zhǔn)，目的是提高高效電機(jī)的使用量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。無(wú)取向硅鋼片用于電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯，使用低鐵損高磁感硅鋼能夠降低鐵芯用量、提高電機(jī)力矩、縮小電機(jī)體積、降低發(fā)熱能耗，是提高電機(jī)效率的重要措施之一。在我國(guó)，每年大約有700TW·h電能消耗在中小型電機(jī)上，采用高效電機(jī)后以提高5%效率計(jì)算，每年能夠節(jié)約820億KW·h電能，接近三峽一年的發(fā)電總量，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于高效電機(jī)用無(wú)取向硅鋼也有不少專利報(bào)道，通常主要通過(guò)控制熱軋工藝，采用冷軋前常化處理，調(diào)整Al+Si的百分含量，純凈化鋼質(zhì)，增加特殊合金元素（如P、Mn、Sn、B和Sb等）來(lái)達(dá)到優(yōu)化組織和織構(gòu)、降低鐵損提高磁感的目的。浦項(xiàng)的中國(guó)專利(97120376.8)公開了一種通過(guò)添加較高的B和Sn、同時(shí)控制B/N比例來(lái)防止細(xì)小BN析出來(lái)制備高效電機(jī)用鋼的方法，但是常化溫度及后續(xù)的退火溫度較高，增加了制造工藝的復(fù)雜性，成本較高；中國(guó)寶鋼專利也公開了有關(guān)高效電機(jī)用無(wú)取向硅鋼技術(shù)(200510027404.0和200610023208.0)，特點(diǎn)是高M(jìn)n(0.10～1.5%)、高P?(0.002～0.20%)，添加Al、Sb和Sn的一種或幾種，并且要求極低的C、S、N，其工藝流程復(fù)雜冗長(zhǎng)，冶煉純凈化、常化、全氫退火和二次冷軋工藝提高了生產(chǎn)成本；此外，浦項(xiàng)的中國(guó)專利(200580044009.1)、中國(guó)的首鋼專利(200910089675)等也都通過(guò)調(diào)控?zé)彳埣盁崽幚砉に噮?shù)的方法來(lái)獲得具有較高磁感應(yīng)強(qiáng)度的無(wú)取向硅鋼。但此類方法均采用特殊的合金成分和傳統(tǒng)的厚板坯連鑄-熱軋-冷軋-熱處理流程，冶煉、合金成本高而且工序復(fù)雜增加了制造難度，同時(shí)磁性能特別是磁感水平提高相對(duì)有限。

通過(guò)對(duì)比各專利的報(bào)道來(lái)看，1.5%（Si+Al）成分的P_15/50=3.9W/kg，達(dá)到較高使的水平，但是同時(shí)其磁感B₅₀只有1.78T，無(wú)法實(shí)現(xiàn)低鐵損和高磁感的統(tǒng)一。這是由于無(wú)取向硅鋼的磁性能由退火晶粒大小和再結(jié)晶織構(gòu)決定。影響鐵損的因素是晶粒大小，利用添加Sn和P等元素，鋼水極純凈化可以促進(jìn)退火再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大，從而降低鐵損；而提高磁感只能通過(guò)改善織構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這正是傳統(tǒng)工藝無(wú)法克服的困難。傳統(tǒng)流程中由于硅鋼制備從連鑄開始，鑄坯經(jīng)過(guò)大壓縮比熱軋（>95%）后，織構(gòu)類型非常統(tǒng)一，以α織構(gòu)（<110>∥RD）和γ織構(gòu)（<111>∥ND）為主，經(jīng)過(guò)大于80%冷軋壓下和再結(jié)晶退火后對(duì)磁性能不利的γ織構(gòu)占主導(dǎo)地位，所以導(dǎo)致成品的磁感不高。上面提到的專利普遍通過(guò)提高熱軋終軋溫度，添加Sn和P等晶界偏聚元素，熱軋帶常化等措施來(lái)改善織構(gòu)，可以弱化γ織構(gòu)，但是并沒(méi)有從根本上改變?chǔ)每棙?gòu)占主導(dǎo)地位的問(wèn)題，所以磁感提高有限。

雙輥薄帶連鑄工藝不同于傳統(tǒng)薄帶的生產(chǎn)方法，省去了加熱、熱軋等生產(chǎn)工序，以轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)鑄輥?zhàn)鳛榻Y(jié)晶器，將鋼水直接注入鑄軋輥和側(cè)封板形成的熔池內(nèi)，液態(tài)鋼水在短時(shí)間（亞）快速凝固并承受微小塑性變形而直接生產(chǎn)出1~4mm薄帶鋼，由于雙輥薄帶連鑄由于凝固時(shí)存在∥ND的溫度梯度，凝固時(shí)形成大量{100}<0vw>位向晶粒，從而使得γ織構(gòu)很弱或幾乎沒(méi)有。利用織構(gòu)的遺傳性可以使無(wú)取向硅鋼成品中的{100}或Goss組分增加，從而提高磁感；而且薄帶連鑄的鑄帶組織比傳統(tǒng)熱軋組織的晶粒更加粗大、均勻（平均晶粒尺寸可達(dá)到300μm以上），其晶粒尺寸甚至大于傳統(tǒng)熱軋后經(jīng)過(guò)常化（或預(yù)退火）處理的熱軋板，這種粗大晶粒在冷軋中生成更多剪切帶從而促進(jìn)對(duì)磁性能有利的{100}和Goss取向晶粒生成，有利于減少熱軋過(guò)程中形成的γ織構(gòu)的遺傳作用，降低鐵損和磁各向異性，提高磁性能。

低碳低硅無(wú)取向硅鋼（(Si+Al)<1.5%）是用量最大的硅鋼，占硅鋼總用量的70%以上，而高效電機(jī)硅鋼正是由這類產(chǎn)品提高性能發(fā)展而來(lái)的產(chǎn)品，采用薄帶連鑄技術(shù)生產(chǎn)這類產(chǎn)品，能夠在低成本條件下顯著提高產(chǎn)品性能，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。鑒于上述原因，利用普通取向硅鋼成分，通過(guò)合理制定鑄軋工藝，得到理想的鑄帶組織，生產(chǎn)出綜合性能良好、生產(chǎn)成本降低的高效電機(jī)用無(wú)取向硅鋼是本發(fā)明的特點(diǎn)和意義。

發(fā)明內(nèi)容