本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法。

背景技術：

無取向硅鋼是一種重要的軟磁材料，由于其具有較低的鐵芯損耗和較高的磁感應強度而被廣泛用于各種電機。近年來，隨著社會節能減排和資源環保意識的不斷提高，高牌號無取向硅鋼的性能和產量并不能完全滿足機電行業的需求，這也成為制約機電產品小型化、高精度化和高效率化發展的一個關鍵因素,其主要原因是常規流程高牌號無取向硅鋼技術潛力挖掘殆盡，鐵損降低的同時不能提高磁感，尤其是無法提高周向磁感和磁均勻性。這引起電機轉動力矩降低，反常損耗提高。所以周向高磁感、低鐵損的硅鋼符合下一代高效率電機對鐵芯材料的要求。

目前，無取向硅鋼的生產主要是采用鑄造、熱連軋、冷軋和退火等工序，由于壓下量較大，最終成品板中存在較強的{111}織構，產品磁性能較差。為了提高產品磁性能，制備高牌號無取向硅鋼，中國專利(公開號cn102634729a)公開了一種低鐵損高磁感高牌號無取向硅鋼的制備方法，該方法提出鑄坯經常化處理后進行兩階段冷軋，隨后0.35mm冷軋板經成品退火，得到性能優異的高牌號無取向硅鋼，該工藝較為復雜，生產成本提高。為了降低無取向硅鋼生產成本和提高最終產品磁性能，迫切需要一種新的技術途徑制備高磁感低鐵損無取向硅鋼。近年來，已有相關的技術報道提出利用先進短流程薄帶連鑄技術制備無取向硅鋼。中國專利(公告號cn102041367b)公開了一種薄帶連鑄制備無取向硅鋼的制備方法，該專利通過控制過熱度提高鑄帶中等軸晶比例，最終產品磁感值為1.70～1.79t，且并未說明產品磁各向異性問題。美國專利us5482107公開了一種薄帶連鑄生產硅鋼的方法，該專利提出通過降低變形程度來利用鑄態組織中{100}有利織構的遺傳作用，從而獲得強{100}織構的成品電工鋼，但是該方法鑄帶厚度和成品厚度均受限。

綜合來看，利用常規流程制備高磁感無取向硅鋼，由于其流程的技術特點，最終產品性能無法符合要求。而利用低成本的薄帶連鑄制備高牌號無取向硅鋼也尚有不足。

技術實現要素：

針對現有高磁感低鐵損無取向硅鋼在制備方法上存在的上述問題，本發明提供一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法，基于對雙輥薄帶連鑄制備硅鋼亞快速凝固過程中組織-織構系統認識，充分利用鑄態組織中{100}面織構的優勢，通過對鑄帶進行熱處理，獲得晶粒尺寸粗大的強{100}織構的初始組織。經冷軋退火后獲得高磁感低鐵損無取向硅鋼。

本發明的技術方案是：

一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法，按以下步驟進行：

(1)按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002～0.005％，si1.2～3.0％，mn0.2～0.3％，al≤0.005％，p0.008～0.03％，s0.002～0.005％，n≤0.002％，o≤0.002％，nb≤0.002％，v≤0.002％，ti≤0.002％，余量為fe及不可避免雜質；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預熱溫度1200～1250℃，控制過熱度為30～60℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速40～60m/min，控制熔池液位高度100～180mm，控制鑄帶厚度1.5～2.5mm；

(3)鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機，熱軋溫度950～1000℃，終軋溫度900～950℃，壓下量2～5％，熱軋后卷取；

(4)將熱卷帶酸洗后涂al2o3隔離劑后進行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(5)熱卷進罩式爐進行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以50～150℃/h的速度升溫至900～1050℃，保溫2～30h進行退火；

(6)將熱卷清理掉隔離劑后，進行單階段多道次冷軋，總壓下量為60～80％，獲得冷軋帶卷；

(7)將冷軋帶在850～950℃進行再結晶退火，時間為120～180s，再結晶退火時冷軋帶是在保護氣氛條件下進行，控制氣氛的露點在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。

所述的無取向硅鋼最終厚度為0.35mm、0.50mm和0.65mm三種規格之一。

所述的無取向硅鋼鑄帶經過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分數比例高于60％。

所述步驟(7)的無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構面積分數超過40％。

所述的無取向硅鋼成品的磁性能為：p15/50為1.2～3.5w/kg，板面周向磁感b50為1.74～1.86t。

所述的步驟(6)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為5％～20％。

所述的步驟(7)中，保護氣氛為純氫氣或者氫氣氮氣混合氣氛，其中氫氣體積比例不低于30％。

本發明通過利用薄帶連鑄無取向硅鋼鑄帶中{100}織構的優勢作用，在鑄帶在熱處理過程中進一步提高{100}面織構分數，獲得組織粗大的強{100}織構初始組織，在后續冷軋-退火過程中實現織構遺傳，實現高磁感低鐵損無取向硅鋼的低成本制備，其技術原理如下：

鋼水經中間包流入結晶輥內，薄帶連鑄亞快速凝固過程中，結晶最快方向與溫度梯度最大方向平行，得到的鑄帶凝固組織為強度較高的{100}織構。鑄帶經熱平整后進行長時間熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，表面能與晶粒尺寸優勢的共同作用下，{100}<0vw>取向晶粒異常長大，{100}織構進一步增強。根據鑄帶初始厚度匹配相應的冷軋壓下量，在后續冷軋-退火過程中，利用異常長大鑄帶的強{100}織構的遺傳作用，得到{100}<0vw>織構面積分數超過40％的成品板，成品厚度為0.35mm，0.50mm和0.65mm三種規格。{100}<0vw>是一種理想的無取向硅鋼織構類型，這是由于它是各向同性且不存在難磁化方向[111]，因此成品板性能得到明顯改善，板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg。

與現有技術相比，本發明的優點及有益效果在于：

1、本發明結合薄帶連鑄亞快速凝固的織構特點，將鑄帶在純h2條件下長時間熱處理，獲得具有直徑3～15mm和發達{100}<0vw>取向的晶粒狀態的初始組織。在現場工藝能夠滿足的條件下，進一步增強{100}織構強度，為其織構遺傳作用提供基礎。

2、本發明基于初始組織的強{100}織構類型，利用其在冷軋-退火過程中的遺傳作用，獲得{100}<0vw>織構面積分數超過40％的成品板，成品退火板明顯提高各向同性，在板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg，滿足高牌號高磁感低鐵損無取向硅鋼的性能要求。

3、本發明結合鑄帶厚度匹配對應的冷軋壓下量，能夠實現最終厚度為0.35mm、0.50mm和0.65mm三種規格的高牌號無取向硅鋼的制備，突破了利用織構遺傳作用對于成品厚度的限制，實現薄規格高牌號無取向硅鋼的制備。

4、本發明基于薄帶連鑄流程，工藝流程短、制造方法簡單、節能降耗明顯，成品磁性能優異。

附圖說明

圖1為本發明的高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例2中的鑄帶卷熱處理后低倍組織。

具體實施方式

在具體實施過程中，采用的薄帶連鑄機為專利(公開號cn103551532a)公開的薄帶連鑄機。如圖1所示，板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法流程如下：按設定成分冶煉鋼水，進入薄帶連鑄機完成薄帶連鑄過程，出鑄機后的鑄帶進行一道次熱軋，熱軋帶經酸洗后涂隔離劑進行熱處理，隨后清理隔離劑進行冷軋，得到目標厚度薄帶后進行再結晶退火，退火板表面涂絕緣涂層并烘干，得到無取向硅鋼成品。

下面，通過實施例對本發明進一步詳細闡述。

實施例1

本實施例中，按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.0035％，si1.2％，mn0.2％，al0.003％，p0.008％，s0.002％，n0.0015％，o0.0012％，nb0.0010％，v0.0010％，ti0.0010％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預熱溫度1230℃，控制過熱度為60℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速45m/min，控制熔池液位高度180mm，控制鑄帶厚度2.5mm；

鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機，熱軋溫度960℃，終軋溫度910℃，壓下量3％，熱軋后卷取；

將熱卷帶酸洗后涂al2o3隔離劑后進行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為15μm；

熱卷進罩式爐進行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以70℃/h的速度升溫至950℃，保溫20h進行退火；無取向硅鋼鑄帶經過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分數比例80％。

將熱卷清理掉隔離劑后，進行單階段多道次冷軋，總壓下量為70％，每道次壓下量為15～20％，獲得0.65mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在850℃進行再結晶退火，時間為180s，再結晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例40％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構面積分數65％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.83t，橫向1.83t，45°軋向為1.80t，綜合鐵損p15/50為3.5w/kg。

實施例2

本實施例中，按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si1.6％，mn0.25％，al0.0028％，p0.01％，s0.004％，n0.0008％，o0.0007％，nb0.0009％，v0.0006％，ti0.0006％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預熱溫度1250℃，控制過熱度為50℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速50m/min，控制熔池液位高度150mm，控制鑄帶厚度2.0mm；

鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機，熱軋溫度980℃，終軋溫度900℃，壓下量2％，熱軋后卷取；

將熱卷帶酸洗后涂al2o3隔離劑后進行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為12μm；

熱卷進罩式爐進行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以100℃/h的速度升溫至985℃，保溫15h進行退火；無取向硅鋼鑄帶經過熱處理后獲得具有直徑3～10mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分數比例70％。

將熱卷清理掉隔離劑后，進行單階段多道次冷軋，總壓下量為75％，每道次壓下量為15％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在950℃進行再結晶退火，時間為150s，再結晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例45％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構面積分數60％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.83t，橫向1.84t，45°軋向為1.81t，綜合鐵損p15/50為3.0w/kg。

如圖2所示，從鑄帶卷熱處理后低倍組織可以看出，鑄帶經熱處理后形成了較大晶粒尺寸的組織，直徑范圍為3～10mm。

實施例3

本實施例中，按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.005％，si3.0％，mn0.3％，al0.0036％，p0.03％，s0.005％，n0.0010％，o0.0015％，nb0.0011％，v0.0014％，ti0.0018％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預熱溫度1210℃，控制過熱度為30℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速60m/min，控制熔池液位高度100mm，控制鑄帶厚度1.5mm；

鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機，熱軋溫度1000℃，終軋溫度950℃，壓下量5％，熱軋后卷取；

將熱卷帶酸洗后涂al2o3隔離劑后進行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為18μm；

熱卷進罩式爐進行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以150℃/h的速度升溫至1050℃，保溫5h進行退火；無取向硅鋼鑄帶經過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分數比例65％。

將熱卷清理掉隔離劑后，進行單階段多道次冷軋，總壓下量為75％，每道次壓下量為10～15％，獲得0.35mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在950℃進行再結晶退火，時間為120s，再結晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例35％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構面積分數50％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.76t，橫向1.76t，45°軋向為1.74t，綜合鐵損p15/50為1.2w/kg。

實施例結果表明，本發明通過鑄帶熱處理，增強初始組織中{100}織構強度，根據鑄帶厚度匹配冷軋壓下量，利用織構遺傳作用，獲得強{100}的成品織構。高牌號無取向硅鋼板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg。