[發(fā)明專利]快速冷卻控制雙輥薄帶連鑄低硅無取向硅鋼磁性能的方法

有效

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• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104164618A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 許云波;張元祥;王洋;盧翔;方烽;焦海濤;曹光明;李成剛;劉振宇;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/06
• 分類號: C22C38/06;B22D11/06;C21D8/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發(fā)明屬于冶金技術領域，具體涉及一種雙輥薄帶連鑄二次冷卻階段快速冷卻控制低硅無取向硅鋼組織和磁性能的方法。

背景技術

無取向硅鋼是一種含碳很低的Si-Fe合金，在形變和退火后的鋼板中其晶粒呈無規(guī)則取向分布，產品通常為冷軋板材或帶材，其公稱厚度為0.5mm和0.65mm，主要用于制造電動機和發(fā)電機。硅鋼片的性能不僅直接關系到電能的損耗，而且決定了電機、變壓器等產品的性能、體積、重量和成本，為了降低電能消耗，提高電機使用效率，達到節(jié)約能源的目的，降低成品鐵損值和提高磁感應強度是無取向硅鋼制造行業(yè)一直追求的目標。正如我們所知，影響磁性能的因素主要包括退火組織中晶粒尺寸和織構特征，特別是晶粒尺寸對鐵損的影響效果顯著。而常規(guī)專利和工業(yè)生產上是利用添加Sn、B和P等晶界偏聚元素來促進第二相粒子粗化，并且鋼水極純凈化后可以促進退火再結晶晶粒長大，降低渦流損耗來降低鐵損。此外，改善織構類型可以使磁感提高，而這也是傳統(tǒng)工藝存在的瓶頸問題，傳統(tǒng)電工鋼連鑄坯厚度在200～300mm之間，連鑄坯經過大壓縮比熱軋后，形成大量的α織構(<110>∥RD)和γ織構(<111>∥ND)，強的軋制變形織構影響了退火織構的類型，再結晶退火后對磁性能不利的γ織構占主導地位，所以導致磁感普遍不高，即使改善也不能從根本上改變晶體織構的組成。由此可見，控制冷軋前初始組織狀態(tài)和織構類型是獲得高性能用無取向電工鋼的有效途徑。

傳統(tǒng)工藝中采用“連鑄→熱軋→常化→酸洗→冷軋→退火”流程進行低鐵損、高磁感無取向電工鋼的生產，不僅工藝復雜、流程冗長，而且冶煉和加工成本過高。雙輥薄帶連鑄生產高品質電工鋼是一種節(jié)能、環(huán)保的短流程生產技術，鋼水在雙輥薄帶連鑄機上旋轉的具有冷卻作用的雙輥間直接形成2～5mm厚的薄帶，冷速可達10²～10⁴℃/s，從而可以省去熱軋、?；に囍苯舆M行冷軋。

雙輥鑄軋可以大大降低建設投資和生產成本，并且因其亞快速凝固和近終成形的特點，在組織和織構的控制上具有獨特的優(yōu)勢，例如鑄帶組織尺寸均勻粗大，織構總體漫散，{100}、{110}等有利占有一定比例，不利的{111}比例很弱。但是，研究發(fā)現(xiàn)，在中低硅鋼的薄帶連鑄過程，鑄帶凝固后冷卻過程中發(fā)生“δ→γ→α”相變。因此有必要對出鑄輥的鑄帶進行冷卻控制，避開“δ→γ→α”相變，減少由于相變產生的細小晶粒，同時保留在強溫度梯度下得到的發(fā)達的{100}組分，促進鑄帶組織的粗大化和均勻化，使冷軋前組織得以優(yōu)化，從而可以獲得晶粒尺寸合適和有利織構較強的薄帶坯，為后續(xù)冷軋及熱處理工藝提供理想組織狀態(tài)，以獲得具有良好磁性能的高效電機鋼。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種快速冷卻控制雙輥薄帶連鑄低硅無取向硅鋼磁性能的方法。該方法對雙輥薄帶連鑄生產的低硅無取向硅鋼鑄帶坯通過在二次冷卻階段快速冷卻對鑄帶組織和織構進行控制和改善，旨在得到組織粗大、均勻，織構條件良好的低硅無取向硅鋼鑄帶，從而通過后續(xù)熱處理工藝獲得優(yōu)異的磁性能。本專利在國家自然科學基金項目(U1260204；51174059)資助下完成。

一種快速冷卻控制雙輥薄帶連鑄低硅無取向硅鋼磁性能的方法，包括如下步驟：

(1)低硅無取向硅鋼的化學成分按照質量百分比：C：<0.005％，Si：0.4％～1.4％，Mn：0.2％～0.4％，Al：0.2％～0.4％，O：≤0.005％，S：≤0.005％，N：≤0.005％，其余為Fe和不可控雜質；將低硅無取向硅鋼冶煉成鋼液，控制鋼液澆注溫度為1560～1600℃，將鋼液經中間包澆入雙輥薄帶連鑄機的熔池內，熔池由旋轉的鋼輥和側封板組成，鋼水與鋼輥的結晶輥面接觸后快速凝固并成形，得到厚度為2.5±0.3mm的鑄帶；

(2)鑄帶進入冷卻段后，即鑄帶從結晶輥導出到進入卷取機之間的階段，進行快速冷卻，開冷溫度≥1200℃，冷卻速度50～100℃/s，終冷溫度≤940℃，然后空冷至500～700℃后卷?。痪砣『蟮蔫T帶組織晶粒呈較為規(guī)則的多邊形狀，晶界平直，鑄帶平均晶粒尺寸為在100～350μm，抑制相變產生的細小晶粒分數(shù)，組織均勻，保留鑄帶組織中{100}取向晶粒20～40％，{111}取向的晶粒有所減少降至8％及以下；