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旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法。

背景技術(shù)：

無取向硅鋼是一種重要的軟磁材料。對于無取向硅鋼而言，硅鋼板的{100}方向是容易磁化方向，則其理想晶體結(jié)構(gòu)為{001}<uvw>，因為它是各向同性而且難磁化方向<111>不在軋面上。常見的雙取向為立方或者旋轉(zhuǎn)立方雙取向，在{100}面上有兩個互相垂直的易磁化<100>，可以滿足旋轉(zhuǎn)鐵芯服役于磁路呈互相垂直封閉回路的特定需求。鑒于雙取向硅鋼特殊的優(yōu)異性能，低成本制備雙取向硅鋼一直是人們努力的目標(biāo)。由于立方織構(gòu)并不是軋制穩(wěn)定織構(gòu)，需要嚴(yán)格控制軋制規(guī)程才能得到較強的立方，導(dǎo)致因此在工業(yè)化生產(chǎn)中通過軋制減薄-退火工藝制備雙取向硅鋼存在一定的難度。而旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)在冷軋板中可以穩(wěn)定存在，因此低成本制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼是開發(fā)雙取向硅鋼的重點。

為了降低無取向硅鋼生產(chǎn)成本和提高最終產(chǎn)品磁性能，迫切需要一種新的技術(shù)途徑制備高磁感低鐵損無取向硅鋼。近年來，已有相關(guān)的技術(shù)報道提出利用先進(jìn)短流程薄帶連鑄技術(shù)制備無取向硅鋼。雙輥薄帶連鑄技術(shù)，以轉(zhuǎn)動的兩個鑄輥為結(jié)晶器，將液態(tài)鋼水直接注入鑄輥和側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，由液態(tài)鋼水直接凝固成形厚度為1～6mm薄帶，可不需經(jīng)過連鑄、加熱、熱軋和常化等生產(chǎn)工序。研究表明，利用薄帶連鑄技術(shù)在制備高品質(zhì)硅鋼方面具有明顯優(yōu)勢，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(chǎn)品磁感值為1.70～1.79t，但是在制備雙取向硅鋼方面并沒有更多報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼在制備方法上存在的上問題，本發(fā)明提供一種基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法，基于對雙輥薄帶連鑄制備硅鋼全流程組織-織構(gòu)演變規(guī)律，充分利用薄帶連鑄流程的優(yōu)勢，通過對鑄帶進(jìn)行熱處理，獲得晶粒尺寸粗大的強{100}的初始組織，經(jīng)冷軋退火后獲得旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法，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：c0.01～0.05％，si1.6～3.3％，mn≤0.003％，v0.03～0.05％，al≤0.005％，p≤0.008％，s0.002～0.005％，n≤0.002％，o≤0.002％，nb≤0.002％，ti≤0.002％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200～1250℃，控制過熱度為30～60℃，鋼水通過中間包進(jìn)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120～160mm，控制鑄帶厚度2.0～2.8mm；

(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(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(5)熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)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930～1050℃，保溫10～30h進(jìn)行退火；保溫后采用水霧冷卻，控制冷卻速度≥50℃/s，終冷溫度650～750℃，冷卻后立即進(jìn)行卷取；

(6)熱處理后帶卷經(jīng)過酸洗后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為80～90％，獲得冷軋帶卷；

(7)將冷軋帶在850～900℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為120～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點在+30℃，然后涂覆隔離劑后進(jìn)行高溫退火，先以50～150℃/h的速度升溫至970～1100℃，保溫10～20h進(jìn)行退火，獲得旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼成品。

所述的旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼最終厚度為0.20～0.50mm。

所述的步驟(5)中，鑄帶經(jīng)熱處理后獲得具有直徑8～12mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒。

所述的旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼添加0.03～0.05％v，并控制c0.01～0.05％，采用vc作為抑制劑。

所述的步驟(5)中，鑄帶熱處理過程實現(xiàn)vc固溶處理，采用水霧冷卻抑制其析出，而利用卷取控制vc大量均勻析出。

所述的步驟(6)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為10％～30％。

所述的步驟(7)中，旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板具有發(fā)達(dá)的{100}<011>取向織構(gòu)，二次晶粒尺寸為10～20mm。

所述的旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，磁感b8≥1.83t。

所述的步驟(7)中，氮氣氫氣混合氣氛的體積比例為20％～80％h2+n2。

本發(fā)明實現(xiàn)低成本制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的低成本制備，其技術(shù)原理如下：

利用薄帶連鑄制備薄規(guī)格鑄帶，熱卷在露點小于-30℃純h2流通的條件下經(jīng)過長時間熱處理，一方面利用表面能作用獲得近{100}<0vw>取向的異常長大晶粒，同時實現(xiàn)vc全固溶。在后續(xù)的卷取過程控制vc大量細(xì)小均勻析出。經(jīng)過冷軋后先進(jìn)行低溫脫碳再結(jié)晶退火，保留部分旋轉(zhuǎn)立方取向組織，作為二次再結(jié)晶過程中形核核心。再進(jìn)行高溫長時間退火，利用vc作為其他取向晶粒長大抑制劑，旋轉(zhuǎn)立方取向晶粒利用其尺寸優(yōu)勢完成異常長大過程，最終退火板形成統(tǒng)一的{100}<011>取向織構(gòu)，二次晶粒尺寸為10～20mm。

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

1、本發(fā)明基于薄帶連鑄工藝制備2.0～2.8mm厚度規(guī)格薄帶。鑄帶經(jīng)一道次平整后在純h2條件下長時間熱處理。熱卷發(fā)生近{100}<0vw>取向異常長大，同時實現(xiàn)vc等抑制劑形成元素回溶，在后續(xù)卷取過程形成vc大量細(xì)小均勻析出。

2、本發(fā)明冷軋板采用兩階段退火工藝，第一階段脫碳再結(jié)晶退火過程，完成旋轉(zhuǎn)立方取向晶粒回復(fù)以及再結(jié)晶形核；第二階段高溫長時間退火，利用vc作為抑制劑，獲得{100}<011>取向晶粒異常長大的成品板。最終成品板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，磁感b8≥1.83t，滿足雙取向電工鋼鐵芯的基本要求。

3、本發(fā)明基于薄帶連鑄流程，工序簡單可行，產(chǎn)品磁性能高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例3中的鑄帶微觀組織顯微圖；

圖3為本發(fā)明實施例3中產(chǎn)品宏觀織構(gòu)圖。

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，基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法流程如下：按設(shè)定成分冶煉鋼水，進(jìn)入薄帶連鑄機完成薄帶連鑄過程，出鑄機后的鑄帶進(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，隨后冷卻至設(shè)定溫度保溫。經(jīng)酸洗后開卷冷軋，得到目標(biāo)厚度薄帶后進(jìn)行兩次再結(jié)晶退火，得到旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼成品。

下面，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實施例1

本實施例中，基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法，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：c0.01％，si1.6％，mn0.0025％，v0.03％，al0.0044％，p0.0075％，s0.002％，n0.0016％，o0.0013％，nb0.0011％，ti0.0018％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200℃，控制過熱度為60℃，鋼水通過中間包進(jìn)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140mm，控制鑄帶厚度2.8mm；

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930℃，壓下量3％，熱軋后卷取；

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

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)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930～980℃，保溫15h進(jìn)行退火。鑄帶經(jīng)熱處理后獲得具有直徑3～15mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，{100}<0vw>取向的晶粒比例70％。保溫后采用水霧冷卻，控制冷卻速度80℃/s，終冷溫度700℃，冷卻后立即進(jìn)行卷取；

熱處理后帶卷經(jīng)過酸洗后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為85％，每道次壓下量為20～25％，獲得冷軋帶卷；

將冷軋帶在850～900℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為120～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(本實施例的氮氣氫氣混合氣氛的體積比例為3：1)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點在+30℃，然后涂覆隔離劑(顆粒度為15μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以100℃/h的速度升溫至970～1050℃，保溫15h進(jìn)行退火。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板具有統(tǒng)一的{100}<001>取向織構(gòu)，二次晶粒尺寸5～20mm。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為1.0～1.2w/kg，磁感b8≥1.83t。

實施例2

本實施例中，基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法，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：c0.03％，si2.0％，mn0.0027％，v0.04％，al0.0037％，p0.0068％，s0.004％，n0.0012％，o0.0018％，nb0.0016％，ti0.0012％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1220℃，控制過熱度為50℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速40m/min，控制熔池液位高度130mm，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920℃，壓下量4％，熱軋后卷取；

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

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以80℃/h的速度升溫至980～1020℃，保溫20h進(jìn)行退火。鑄帶經(jīng)熱處理后獲得具有直徑3～15mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，{100}<0vw>取向的晶粒比例80％。保溫后采用水霧冷卻，控制冷卻速度60℃/s，終冷溫度720℃，冷卻后立即進(jìn)行卷取；

熱處理后帶卷經(jīng)過酸洗后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為83％，每道次壓下量為15～20％，獲得冷軋帶卷；

將冷軋帶在850～900℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為120～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(本實施例的氮氣氫氣混合氣氛的體積比例為2：1)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點在+30℃，然后涂覆隔離劑(顆粒度為12μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以80℃/h的速度升溫至1000～1080℃，保溫18h進(jìn)行退火。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板具有統(tǒng)一的{100}<011>取向織構(gòu)，二次晶粒尺寸5～20mm。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為0.8～1.1w/kg，磁感b8≥1.83t。

實施例3

本實施例中，基于薄帶連鑄制備旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼的方法，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：c0.05％，si3.3％，mn0.0022％，v0.05％，al0.0037％，p0.0056％，s0.005％，n0.0016％，o0.0013％，nb0.0008％，ti0.0007％，余量為fe；

薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1250℃，控制過熱度為40℃，鋼水通過中間包進(jìn)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970℃，終軋溫度910℃，壓下量5％，熱軋后卷取；

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

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點小于-30℃純h2流通的條件下，先以120℃/h的速度升溫至1000～1050℃，保溫25h進(jìn)行退火。鑄帶經(jīng)熱處理后獲得具有直徑3～15mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，{100}<0vw>取向的晶粒比例75％。保溫后采用水霧冷卻，控制冷卻速度100℃/s，終冷溫度680℃，冷卻后立即進(jìn)行卷取；

熱處理后帶卷經(jīng)過酸洗后進(jìn)行單階段多道次冷軋，總壓下量為88％，每道次壓下量為10～15％，獲得冷軋帶卷；

將冷軋帶在850～900℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為120～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(本實施例的氮氣氫氣混合氣氛的體積比例為1：1)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點在+30℃，然后涂覆隔離劑(顆粒度為18μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以120℃/h的速度升溫至1050～1100℃，保溫12h進(jìn)行退火。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板具有統(tǒng)一的{100}<011>取向織構(gòu)，二次晶粒尺寸5～20mm。旋轉(zhuǎn)立方雙取向硅鋼冷軋退火板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為0.75～1.0w/kg，磁感b8≥1.83t。

如圖2所示，從鑄帶微觀組織顯微圖可以看出，晶粒粗大，柱狀晶較為發(fā)達(dá)。

如圖3所示，從產(chǎn)品宏觀織構(gòu)圖可以看出，最終形成了統(tǒng)一且較強的旋轉(zhuǎn)立方取向織構(gòu)，其強度高達(dá)45。

實施例結(jié)果表明，本發(fā)明通過鑄帶預(yù)處理，增強初始組織中{100}織構(gòu)強度，同時實現(xiàn)vc全固溶，在后續(xù)的卷取過程控制vc大量細(xì)小均勻析出。基于鑄軋-鑄帶熱處理-冷軋-兩次退火制度，以vc為抑制劑，獲得{100}<011>取向晶粒異常長大的雙取向硅鋼。冷軋退火板沿軋向45°和135°磁性能為：鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，磁感b8≥1.83t。該成品磁性能優(yōu)異，制備方法簡單可行。