本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法。

背景技術(shù)：

硅鋼是工業(yè)中用量最大的軟磁材料，它屬于鐵磁性物質(zhì)。工業(yè)用無(wú)取向硅鋼，被廣泛用于各種電機(jī)，由于節(jié)能的需要，降低鐵損這一重要課題被為眾多研究者所關(guān)注。影響無(wú)取向硅鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度的主要因素是化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，理想的晶體結(jié)構(gòu)為{001}<uvw>，因?yàn)樗歉飨蛲远译y磁化方向<111>不在軋面上。硅鋼板的{100}方向是容易磁化方向，對(duì)用于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的無(wú)取向硅鋼，要求磁各向同性，因此控制結(jié)晶織構(gòu)而使此方向集中是必要的，通過(guò)各種途徑改善內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，在其軋面內(nèi)的所有方向都是易磁化方向，使{100}面無(wú)方向性的排列，進(jìn)而降低鐵損、提高磁感強(qiáng)度。

常規(guī)流程制備無(wú)取向硅鋼由于壓下量較大，最終成品板中存在較強(qiáng)的{111}織構(gòu)，并不能得到這種單一的{100}面織構(gòu)，因此產(chǎn)品磁性能較差。薄帶連鑄無(wú)取向硅鋼由于其在組織和織構(gòu)方面的特殊性，在生產(chǎn)低鐵損高磁感無(wú)取向硅鋼方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，晶粒尺寸合適和有利織構(gòu)較強(qiáng)的鑄軋薄帶坯，通過(guò)后續(xù)冷軋及熱處理工藝，可以獲得具有良好磁性能的無(wú)取向硅鋼。雙輥薄帶連鑄技術(shù)是以液態(tài)金屬為原料，以旋轉(zhuǎn)的冷卻輥為結(jié)晶器，用液態(tài)金屬直接獲得可進(jìn)行冷軋的薄帶材。這種亞快速凝固特性不同于常規(guī)的厚板坯連鑄以及薄板坯連鑄技術(shù)，冷軋-退火過(guò)程中組織-織構(gòu)的演化具有特殊性。同時(shí)，雙輥薄帶連鑄工藝從根本上改變了傳統(tǒng)的薄帶生產(chǎn)方法，可不需經(jīng)過(guò)連鑄、再熱和熱軋等生產(chǎn)工序，極大地簡(jiǎn)化了工序，縮短生產(chǎn)流程。

近年來(lái)，已有相關(guān)的技術(shù)報(bào)道提出利用薄帶連鑄技術(shù)制備無(wú)取向硅鋼。中國(guó)專利(公告號(hào)cn102041367b)公開(kāi)了一種薄帶連鑄制備無(wú)取向硅鋼的制備方法，該專利通過(guò)控制過(guò)熱度提高鑄帶中等軸晶比例，最終產(chǎn)品磁感值為1.70～1.79t，該方法并未公布提高{100}面織構(gòu)強(qiáng)度方法。目前除了改進(jìn)工藝技術(shù)等措施，添加微合金元素也是獲得高磁感、低鐵損無(wú)取向硅鋼的措施之一。有報(bào)道稱，無(wú)取向硅鋼中加磷可以提高電阻率，而且相同含量的合金元素，p元素對(duì)電阻率的提高幅度最大，能夠明顯降低渦流損耗。專利(公開(kāi)號(hào)w02004083465a1)提出，p存在晶界偏聚特性，有助于增強(qiáng)(100)組分和減少(111)組分，提高帶鋼的磁感。中國(guó)專利(公告號(hào)cn101671797b)公開(kāi)了一種表面負(fù)偏析磷的高磷耐候鋼鑄軋薄帶及其制備方法，該專利提出亞快速凝固過(guò)程中富集在枝晶間的低熔點(diǎn)元素磷在軋制力的作用下向鑄軋帶坯表面偏聚，形成了表面負(fù)偏析磷，為高磷耐候鋼的制備提供制備方案。但是在鑄軋制備高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼工藝中，通過(guò)添加低熔點(diǎn)元素磷來(lái)改善其織構(gòu)和提高磁性能的技術(shù)思路沒(méi)有被提出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有高磁感低鐵損無(wú)取向硅鋼在制備方法上存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法，基于對(duì)雙輥薄帶連鑄制備硅鋼亞快速凝固過(guò)程中組織-織構(gòu)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，添加低熔點(diǎn)元素磷，利用磷元素在表面及晶界偏析行為，增強(qiáng)組織中{100}面織構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，獲得高磁感低鐵損無(wú)取向硅鋼。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002～0.005％，si2.2～3.5％，mn0.2～0.3％，al≤0.005％，p0.08～0.20％，s0.002～0.005％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；

(2)薄帶連鑄過(guò)程：將鋼水通過(guò)澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200～1250℃，控制過(guò)熱度為30～60℃，鋼水通過(guò)中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速40～60m/min，控制熔池液位高度100～150mm，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(jī)，熱軋溫度950～1000℃，終軋溫度900～950℃，壓下量10～20％，熱軋后卷取；

(4)將熱卷清理掉氧化皮后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為66～80％，獲得冷軋帶卷；

(5)將冷軋帶通過(guò)連續(xù)兩階段退火進(jìn)行熱處理，在800～900℃進(jìn)行第一階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為80～100s；繼續(xù)加熱在950～1000℃進(jìn)行第二階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為120～180s，隨爐冷卻至室溫；再結(jié)晶退火在保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無(wú)取向硅鋼成品。

所述的無(wú)取向硅鋼最終厚度為0.35mm和0.50mm兩種規(guī)格之一。

所述的無(wú)取向硅鋼冷軋退火板中{100}<0vw>織構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到5～12。

所述的無(wú)取向硅鋼成品磁性能為：p15/50為1.8～3.5w/kg，全周向磁感b50為1.73～1.84t。

所述的步驟(4)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為20％～30％。

所述的步驟(5)中，保護(hù)氣氛為純氫氣或者氫氣氮?dú)饣旌蠚怏w，其中氫氣的體積比例不低于30％。

本發(fā)明基于薄帶連鑄工藝，通過(guò)添加低熔點(diǎn)元素磷，增強(qiáng)最終成品板中{100}織構(gòu)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高磁感低鐵損無(wú)取向硅鋼的低成本制備，其技術(shù)原理如下：

鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶輥內(nèi)，薄帶連鑄亞快速凝固過(guò)程中，低熔點(diǎn)元素磷富集在枝晶間，出鑄輥之前由于軋制力的作用，使得磷沿枝晶間距向鑄帶表面偏聚，得到表面負(fù)偏析的組織狀態(tài)。在后續(xù)冷軋-退火過(guò)程中，這種負(fù)偏析狀態(tài)得到保留。成品退火采用兩階段退火，第一階段低溫退火過(guò)程中，磷進(jìn)一步向表面和晶界偏聚，并且阻礙再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大。第二階段退火過(guò)程中，偏析的磷增強(qiáng){100}織構(gòu)，降低{111}織構(gòu)強(qiáng)度，使得成品板中{100}<0vw>織構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到5～12，因此成品板性能得到明顯改善，板面任意方向b50為1.73～1.84t，p15/50為1.8～3.5w/kg。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：

1、本發(fā)明結(jié)合薄帶連鑄亞快速凝固過(guò)程中部分元素負(fù)偏析的特點(diǎn)，通過(guò)添加0.08～0.20％p，獲得p表面負(fù)偏析的無(wú)取向硅鋼鑄帶，為p對(duì)于織構(gòu)的改善作用提供基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明最終的成品退火采用兩階段退火工藝，第一階段退火過(guò)程，在完成再結(jié)晶的同時(shí)抑制晶粒長(zhǎng)大，第二階段退火過(guò)程，利用p元素對(duì)于織構(gòu)的改善作用，獲得{100}<0vw>織構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到5～12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1.73～1.84t，p15/50為1.8～3.5w/kg，滿足高牌號(hào)高磁感低鐵損無(wú)取向硅鋼的性能要求。

3、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)最終厚度為0.35mm和0.50mm兩種規(guī)格的高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼的制備，實(shí)現(xiàn)薄規(guī)格高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼的制備。

4、本發(fā)明工藝流程短、制造方法簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗明顯，且能明顯降低成品板各向異性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提高無(wú)取向硅鋼薄帶100面織構(gòu)強(qiáng)度的制備方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中產(chǎn)品的微觀組織顯微圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施過(guò)程中，采用的薄帶連鑄機(jī)為專利(公開(kāi)號(hào)cn103551532a)公開(kāi)的薄帶連鑄機(jī)。如圖1所示，本發(fā)明提高無(wú)取向硅鋼薄帶100面織構(gòu)強(qiáng)度的方法流程流程如下：按設(shè)定成分冶煉鋼水，進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)完成薄帶連鑄過(guò)程，出鑄機(jī)后的鑄帶進(jìn)行一道次熱軋，熱軋帶經(jīng)酸洗后涂隔離劑進(jìn)行熱處理，隨后清理隔離劑進(jìn)行冷軋，得到目標(biāo)厚度薄帶后進(jìn)行兩階段再結(jié)晶退火，退火板表面涂絕緣涂層并烘干，得到無(wú)取向硅鋼成品。

下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.005％，si3.5％，mn0.2％，al0.0043％，p0.20％，s0.003％，余量為fe；

薄帶連鑄過(guò)程：將鋼水通過(guò)澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1230℃，控制過(guò)熱度為50℃，鋼水通過(guò)中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速50m/min，控制熔池液位高度120mm，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(jī)，熱軋溫度970℃，終軋溫度930℃，壓下量10％，熱軋后卷取。

將熱卷清理掉氧化皮后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為76％，每道次壓下量為20～25％，獲得0.35mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶通過(guò)連續(xù)退火進(jìn)行熱處理，在800℃進(jìn)行第一階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為80～100s；繼續(xù)加熱在1000℃進(jìn)行第二階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為120～180s，再結(jié)晶退火在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥?本實(shí)施例的氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥盏捏w積比例為7：3)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無(wú)取向硅鋼成品，磁性能為：全周向磁感b50為1.73～1.81t，p15/50為1.8～2.8w/kg。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002％，si2.2％，mn0.3％，al0.0035％，p0.08％，s0.003％，余量為fe；

薄帶連鑄過(guò)程：將鋼水通過(guò)澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1220℃，控制過(guò)熱度為30℃，鋼水通過(guò)中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速40m/min，控制熔池液位高度140mm，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(jī)，熱軋溫度960℃，終軋溫度920℃，壓下量15％，熱軋后卷取。

將熱卷清理掉氧化皮后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為80％，每道次壓下量為25～30％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶通過(guò)連續(xù)退火進(jìn)行熱處理，在850℃進(jìn)行第一階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為80～100s；繼續(xù)加熱在950℃進(jìn)行第二階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為120～180s，再結(jié)晶退火在純氫氣氣氛條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無(wú)取向硅鋼成品，磁性能為：全周向磁感b50為1.75～1.84t，p15/50為2.4～3.5w/kg。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備{100}面發(fā)達(dá)織構(gòu)無(wú)取向硅鋼薄帶的方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002％，si3.0％，mn0.2％，al0.0028％，p0.15％，s0.002％，余量為fe；

薄帶連鑄過(guò)程：將鋼水通過(guò)澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1240℃，控制過(guò)熱度為40℃，鋼水通過(guò)中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速60m/min，控制熔池液位高度110mm，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(jī)，熱軋溫度980℃，終軋溫度940℃，壓下量18％，熱軋后卷取。

將熱卷清理掉氧化皮后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為66％，每道次壓下量為20～25％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶通過(guò)連續(xù)退火進(jìn)行熱處理，在900℃進(jìn)行第一階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為80～100s；繼續(xù)加熱在1000℃進(jìn)行第二階段再結(jié)晶退火，時(shí)間為120～180s，再結(jié)晶退火在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥?本實(shí)施例的氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥盏捏w積比例為1：1)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無(wú)取向硅鋼成品，磁性能為：全周向磁感b50為1.75～1.83t，p15/50為2.0～3.0w/kg。

如圖2所示，從產(chǎn)品的微觀組織顯微圖可以看出，再結(jié)晶組織相對(duì)較為均勻，晶粒沒(méi)有發(fā)生明顯長(zhǎng)大，平均晶粒尺寸約為80μm。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明基于薄帶連鑄工藝，通過(guò)添加低熔點(diǎn)元素磷，利用其在表面及晶界偏聚特性，增強(qiáng)成品板中{100}織構(gòu)強(qiáng)度。