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立方雙取向硅鋼的方法。

背景技術(shù)：

立方織構(gòu)雙取向一般含1.8～3.4％si，其織構(gòu)特點(diǎn)是鋼板橫向和軋向均為易磁化方向，板面內(nèi)沒有難磁化<111>方向。因此，立方雙取向硅鋼在橫向和軋向均有優(yōu)異的磁性能，這決定了立方織構(gòu)雙取向硅鋼在高效、旋轉(zhuǎn)電機(jī)，變壓器以及航天飛機(jī)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于立方織構(gòu)并不是軋制穩(wěn)定織構(gòu)，因此立方織構(gòu)雙取向的織構(gòu)控制是近年來磁性材料研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，研究的方向多集中在利用表面能、十字交叉軋制以及真空脫碳脫錳技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)立方織構(gòu)的控制。利用表面能的方法是在干h2氣氛條件、高溫階段進(jìn)行長時間退火，以(100)面極低的表面能優(yōu)勢為驅(qū)動力，鋼帶越薄，立方織構(gòu)發(fā)展愈完善。該制備立方織構(gòu)雙取向硅鋼方法受限于薄帶的鋼帶表面狀態(tài)，使得其制造工藝復(fù)雜，成材率低和成本高，且最終成品磁性能并不高。利用十字交叉軋制技術(shù)制備立方雙取向硅鋼的方法工藝復(fù)雜，難以連續(xù)實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，成本較高且效率低。利用真空脫碳脫錳的方法是將電工鋼在真空中進(jìn)行高溫長時間加熱，硅鋼表面形成的立方織構(gòu)向心部發(fā)展，最終形成較強(qiáng)的立方織構(gòu)。該方法具備連續(xù)化工業(yè)化生產(chǎn)的潛力，但是由于對于化學(xué)成分以及退火條件要求較高，所以實(shí)際存在較大的難度。

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。其亞快速凝固的特點(diǎn)決定其鑄帶中容易形成{100}織構(gòu)，如何利用其織構(gòu)特點(diǎn)是基于薄帶連鑄制備立方織構(gòu)雙取向硅鋼的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有立方織構(gòu)雙取向硅鋼在制備方法上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于薄帶連鑄制備立方雙取向硅鋼的方法，基于對雙輥薄帶連鑄亞快速凝固過程中織構(gòu)形成的認(rèn)識，設(shè)計(jì)合理工藝方法，通過鑄帶預(yù)處理提高立方織構(gòu)強(qiáng)度，在最終成品退火過程中實(shí)現(xiàn)立方織構(gòu)的異常長大，得到立方織構(gòu)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：c0.002～0.005％，si1.5～3.0％，mn0.05～0.2％，al≤0.005％，p≤0.008％，s0.005～0.01％，n≤0.002％，o≤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(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(diǎn)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5～20h進(jìn)行預(yù)處理退火；

(6)將熱卷清理掉隔離劑后進(jìn)行，單階段多道次冷軋，總壓下量為70～86％，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純氫氣條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，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980～1200℃，保溫10～20h進(jìn)行退火，獲得立方雙取向硅鋼成品。

所述的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)過熱處理后獲得具有直徑10～15mm和{100}<0vw>取向的晶粒面積分?jǐn)?shù)高于60％。

所述的步驟(7)中，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5～12mm。

所述的立方雙取向硅鋼成品磁性能為：沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。

所述的步驟(6)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為10％～20％。

本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

本發(fā)明基于薄帶連鑄技術(shù)，充分利用無取向硅鋼鑄帶中{100}織構(gòu)的優(yōu)勢作用。鑄帶經(jīng)熱平整后進(jìn)行長時間熱處理，在露點(diǎn)小于-30℃純h2流通的條件下，表面能與晶粒尺寸優(yōu)勢的共同作用下，{100}<0vw>取向晶粒異常長大，獲得組織粗大的強(qiáng){100}織構(gòu)初始組織。成品退火采用兩階段退火工藝，低溫再結(jié)晶利用織構(gòu)遺傳作用獲得{100}<001>取向晶核，第二階段高溫退火過程在純氫氣氣氛下，利用氣氛對于表面能的作用，實(shí)現(xiàn)表面能誘發(fā)立方取向發(fā)生異常長大，實(shí)現(xiàn)高磁感低鐵損立方雙取向硅鋼的低成本制備。

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的織構(gòu)特點(diǎn)，將鑄帶在純h2條件下長時間熱處理，獲得具有直徑10～15mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒狀態(tài)的初始組織，部分利用其遺傳作用，為成品退火獲得發(fā)達(dá)的{100}<001>取向織構(gòu)提供基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明成品退火采用兩階段退火工藝，第一階段退火過程，完成{100}晶粒回復(fù)以及再結(jié)晶形核，同時抑制晶粒長大，第二階段退火過程，利用其表面能的選擇作用，獲得{100}<001>織構(gòu)異常長大的成品板，成品退火板明顯提高各向同性，沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.88t以上。

3、本發(fā)明由于采用軋制-兩階段熱處理工藝，并不完全依賴于織構(gòu)遺傳作用，所以成品退火板厚度不受限制，能夠制備厚度為0.20～0.50mm雙取向硅鋼，突破薄規(guī)格低各向異性高磁感低鐵損硅鋼板的制備技術(shù)瓶頸問題。

4、本發(fā)明工藝流程簡單可行，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化批量生產(chǎn)，滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求，成品磁性能優(yōu)異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立方雙取向硅鋼的制備方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中的初次再結(jié)晶顯微組織；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中的成品板宏觀織構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施過程中，采用的薄帶連鑄機(jī)為專利(公開號cn103551532a)公開的薄帶連鑄機(jī)。如圖1所示，基于薄帶連鑄制備立方雙取向硅鋼的方法流程如下：通過鋼包冶煉鋼水澆入中間包內(nèi)，經(jīng)過布流水口流入薄帶連鑄機(jī)，在兩個旋轉(zhuǎn)的銅結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的結(jié)晶器內(nèi)形成熔池，鋼水凝固后形成鑄帶；經(jīng)過一道次熱軋后進(jìn)行卷取；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，得到立方雙取向硅鋼成品。

本發(fā)明實(shí)施例中觀測顯微組織采用zeissultra55型掃描電鏡，本發(fā)明實(shí)施例中采用的氫氣體積純度為99.9％。

下面，通過實(shí)施例對本發(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：c0.002％，si1.5％，mn0.05％，al0.0044％，p0.0072％，s0.005％，n0.0016％，o0.0013％，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(jī)后形成鑄帶，控制鑄速50m/min，控制熔池液位高度130mm，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930℃，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15μm；

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)小于-30℃純h2流通的條件下，先以100℃/h的速度升溫至950℃，保溫12h進(jìn)行預(yù)處理退火；鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑10～15mm和{100}<0vw>取向織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)為70％。

將熱卷清理掉隔離劑后進(jìn)行，單階段多道次冷軋，總壓下量為86％，每道次壓下量為12～15％，獲得0.2mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在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純氫氣條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，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980℃，保溫20h進(jìn)行退火。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5～12mm。立方雙取向硅鋼成品磁性能為：沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.8～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備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：c0.005％，si3.0％，mn0.2％，al0.0030％，p0.0058％，s0.01％，n0.0015％，o0.0014％，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50℃，鋼水通過中間包進(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960℃，終軋溫度920℃，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12μm；

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)小于-30℃純h2流通的條件下，先以50℃/h的速度升溫至1050℃，保溫5h進(jìn)行預(yù)處理退火；鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑10～15mm和{100}<0vw>取向的晶粒面積分?jǐn)?shù)為65％。

將熱卷清理掉隔離劑后進(jìn)行，單階段多道次冷軋，總壓下量為86％，每道次壓下量為10～12％，獲得0.2mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在850℃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純氫氣條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆隔離劑(顆粒度為12μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以120℃/h的速度升溫至1200℃，保溫10h進(jìn)行退火。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5～12mm。立方雙取向硅鋼成品磁性能為：沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.75～1.1w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備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：c0.002％，si2.0％，mn0.2％，al0.0030％，p0.0062％，s0.008％，n0.0015％，o0.0012％，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40℃，鋼水通過中間包進(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(diǎn)小于-30℃純h2流通的條件下，先以120℃/h的速度升溫至900℃，保溫10h進(jìn)行預(yù)處理退火；鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑10～15mm和{100}<0vw>取向的晶粒面積分?jǐn)?shù)為60％。

將熱卷清理掉隔離劑后進(jìn)行，單階段多道次冷軋，總壓下量為80％，每道次壓下量為15～18％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在850℃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純氫氣條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆隔離劑(顆粒度為18μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以80℃/h的速度升溫至1100℃，保溫20h進(jìn)行退火。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5～12mm。立方雙取向硅鋼成品磁性能為：沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.9～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。

如圖2所示，從初次再結(jié)晶顯微組織可以看出，冷軋板完成再結(jié)晶過程，部分特殊取向晶粒形成一定的尺寸優(yōu)勢，基體晶粒細(xì)小均勻。

如圖3所示，從成品板宏觀織構(gòu)圖可以看出，高溫退火后形成了統(tǒng)一且發(fā)達(dá)的立方織構(gòu)，其強(qiáng)度高達(dá)56。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄制備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：c0.002％，si2.5％，mn0.2％，al0.0033％，p0.0048％，s0.01％，n0.0017％，o0.0012％，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1230℃，控制過熱度為60℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速45m/min，控制熔池液位高度110mm，控制鑄帶厚度1.7mm；

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990℃，終軋溫度940℃，壓下量2％，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16μm；

熱卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)小于-30℃純h2流通的條件下，先以100℃/h的速度升溫至950℃，保溫15h進(jìn)行預(yù)處理退火；鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑10～15mm和{100}<0vw>取向的面積分?jǐn)?shù)為68％。

將熱卷清理掉隔離劑后進(jìn)行，單階段多道次冷軋，總壓下量為70％，每道次壓下量為12～15％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在850℃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純氫氣條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆隔離劑(顆粒度為16μm的al2o3)后進(jìn)行高溫退火，先以150℃/h的速度升溫至1200℃，保溫10h進(jìn)行退火。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5～12mm。立方雙取向硅鋼成品磁性能為：沿軋向和橫向鐵損p17/50為1.0～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明通過鑄帶預(yù)處理，增強(qiáng)初始組織中{100}織構(gòu)強(qiáng)度，基于冷軋-兩階段退火工藝制度，獲得{100}<001>織構(gòu)晶粒異常長大的雙取向硅鋼。沿軋向和橫向鐵損p17/50為0.75～1.2w/kg，軋向和橫向磁感b8為1.86t以上。