本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法。

背景技術：

取向硅鋼沿軋制方向具有高磁感、低鐵損的優良磁性能，主要用于各種變壓器的鐵芯，是電力電子和軍事工業中不可缺少的重要軟磁合金。傳統取向硅鋼制備工藝復雜冗長主要包括：冶煉—連鑄—鑄坯高溫加熱—熱軋—常化—冷軋—脫碳退火—高溫退火等。其中,二次再結晶退火是整個取向硅鋼生產流程中最耗時的一道工序，從鋼卷進入高溫退火爐到完成二次再結晶及凈化退火并冷卻出爐，合計總退火時間約為1周。可見，優化二次再結晶退火工藝是提高取向硅鋼生產效率最具潛力的選擇。已有研究結果表明，限制二次再結晶退火升溫速度的主要原因有兩個：1.高溫退火一般采用罩式退火，鋼卷內外溫差比較大，要保證磁性能的均勻性，需要采用緩慢升溫；2.高溫退火的主要目的是保證goss晶粒發生二次再結晶，緩慢的升溫有利于降低抑制劑粗化速率，擴大適合goss晶粒選擇性長大的溫度范圍，降低前期工藝對組織織構及抑制劑的調控難度。

雙輥薄帶連鑄技術從根本上改變了傳統的薄帶鋼生產方法，可不需經過連鑄、加熱、熱軋和常化等生產工序，而是以轉動的兩個鑄輥為結晶器，將液態鋼水直接注入鑄輥和側封板組成的熔池內，由液態鋼水直接生產出厚度為1～6mm薄帶；其工藝特點是液態金屬在結晶凝固的同時承受壓力加工和塑性變形，在很短的時間內完成從液態金屬到固態薄帶的全部過程，極大簡化生產流程。

日本新日鐵專利(平2-258149，1990)主要特征在于鑄軋工藝參數及冷軋工藝對取向硅鋼磁性能的影響，意大利特爾尼公司的美國專利(us6964711)增加了一道次熱軋工藝其特征在與熱軋工藝對磁性能的影響。美國armco公司的美國專利(us6739384)主要特征在于對二次冷卻速度及一階段冷軋壓下率對磁性能的影響；中國東北大學專利(公開號cn104294155a)主要特征是在成分上采用超低碳設計及兩階段冷軋工藝制備高磁感取向硅鋼。這些專利專利均是基于正常抑制劑成分的取向硅鋼，同樣需要進行長時間的熱處理過程完成二次再結晶。

日本公開特許公報(公開號2000-129353)公開了一種無抑制劑快速二次再結晶的方法，但是其控制思路在于通過常規流程的常化和二次冷軋獲得所需goss晶粒種子。美國專利(uspatent2473156)公開了一種通過取向硅鋼成品板冷軋和連續退火獲得goss取向晶粒極薄硅鋼帶的方法，其技術要點在通過于取向硅鋼板冷軋-退火過程中的特殊遺傳關系獲得最終目標組織，其缺點在于原料成本較高，且只能生產0.10mm以下的產品。

技術實現要素：

針對現有取向硅鋼在制備方法及性能方面存在的上述問題，本發明提供一種基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法。通過雙輥鑄軋獨特的變形及凝固行為，配合合適的熱處理工藝獲得高斯織構較強的薄帶坯，冷軋后退火可快速獲得高斯織構二次再結晶。

本發明的技術方案是：

一種基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法，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：c≤0.003％，si2.0～4.5％，mn0.1～0.25％，al≤0.002％，s≤0.002％，n≤0.003％，余量為fe；

(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℃，控制鋼水進入熔池時過熱度為10～20℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速50～70m/min，控制熔池液位高度150～180mm，控制鑄帶厚度1.0～2.0mm；

(3)將鑄帶去除氧化皮后在氬氣氛中熱處理，溫度為1100～1200℃，保溫時間為10～15h，氣氛露點控制為10～20℃，促使{110}面晶粒異常長大；

(4)經熱處理后的酸洗鑄帶直接進行一階段冷軋，冷軋壓下量為70～80％；

(5)冷軋板在純干氫條件下退火，氣氛露點≤-30℃，直接升溫至950～1085℃保溫5～15min，完成二次再結晶過程。

所述的鑄帶出輥后冷卻采用氬氣冷卻，控制冷卻速度50～70℃/s。

所述薄帶連鑄過經過氬氣氛條件高溫保溫，氬氣體積純度為99.9％。

所述的鑄帶熱處理后{110}取向晶粒比例達到90％以上。

所述的取向硅鋼磁性能為：p17/50為0.95～1.4w/kg，軋向磁感b8為1.82t以上。

所述的冷軋帶和快速二次再結晶取向硅鋼帶的厚度在0.2～0.35mm。

與現有技術相比，本發明的優點及有益效果在于：

本發明的創新性在于，利用薄帶連鑄硅鋼薄帶晶粒異常長大過程取向可控的獨特技術機理，通過鑄帶熱處理工藝獲得特定{110}<001>取向晶粒，然后借助冷軋-退火過程中的遺傳關系來得到最終鋒銳的goss織構，本發明利用薄帶連鑄過程的特殊織構遺傳優勢獲得快速取向硅鋼，極大縮短取向硅鋼制備時間，降低了取向硅鋼制備成本。目前，尚無利用薄帶連鑄短流程制備無抑制劑快速二次再結晶的相關報道。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的的基于薄帶連鑄技術的取向硅鋼快速二次再結晶的制備方法流程圖。

具體實施方式

在具體實施過程中，如圖1所示，本發明的基于薄帶連鑄技術超低碳取向硅鋼板的制備方法流程包括鑄軋→高溫常化熱處理→酸洗冷軋→快速二次再結晶退火，具體如下：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預熱溫度1200～1250℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制過熱度為10℃～20℃，控制鑄速50～70m/min，控制熔池液位高度150～180mm，控制鑄帶厚度1.0～1.5mm。鑄帶去除氧化皮后在氬氣中保溫，氬氣露點控制10～20℃，保溫時間為10～15h，溫度為1100～1200℃，促使110面晶粒異常長大，此類晶粒比例達到90％以上。本發明實施例中采用的氫氣體積純度為99.9％。

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，基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法，按以下步驟進行：

按設定成分冶煉鋼水，成分按質量百分比為：c0.002％，si4.0％，mn0.15％，al0.0012％，s0.0015％，n0.0025％，余量為fe。然后通過澆口進入預熱的中間包，此時中間包預熱溫度為1240℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中，鑄軋成厚度1.5mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為20℃，鑄速60m/min，熔池液位高度160mm。

將鑄帶進行酸洗去除氧化鐵皮，在氬氣1200℃條件下保溫15h獲得常化帶，露點15℃，促使{110}面晶粒異常長大，此類晶粒比例達到93％；將常化帶直接進行酸洗冷軋，冷軋壓下率75％，冷軋帶厚度為0.35mm。

在純干氫(氣氛露點-30℃)條件下，將冷軋帶直接升溫至950℃，保溫10min，進行二次再結晶退火，獲得基于薄帶連鑄技術的快速二次再結晶取向硅鋼帶，磁性能p17/50為1.3w/kg，磁感b8為1.82t。

實施例2

本實施例中，基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法，按以下步驟進行：

按設定成分冶煉鋼水，成分按質量百分比為：c0.0016％，si2.0％，mn0.13％，al0.0017％，s0.0013％，n0.0021％，余量為fe。然后通過澆口進入預熱的中間包，此時中間包預熱溫度為1230℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中，鑄軋成厚度1.2mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為15℃，鑄速55m/min，熔池液位高度150mm。

將鑄帶進行酸洗去除氧化鐵皮，在氬氣(10℃露點)、1200℃條件下保溫12h獲得常化帶，促使{110}面晶粒異常長大，此類晶粒比例達到94％；將常化帶直接進行酸洗冷軋，冷軋壓下率80％，冷軋帶厚度為0.25mm。

在純干氫(氣氛露點-35℃)條件下，將冷軋帶直接升溫至1000℃，保溫10min，進行二次再結晶退火，獲得基于薄帶連鑄技術的快速二次再結晶取向硅鋼帶，磁性能p17/50為1.1w/kg，磁感b8為1.85t。

實施例3

本實施例中，基于薄帶連鑄工藝的取向硅鋼快速二次再結晶的方法，按以下步驟進行：

按設定成分冶煉鋼水，成分按質量百分比為：c0.0011％，si2.8％，mn0.24％，al0.0014％，s0.0016％，n0.0018％，余量為fe。然后通過澆口進入預熱的中間包，此時中間包預熱溫度為1220℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中，鑄軋成厚度1.0mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為10℃，鑄速65m/min，熔池液位高度180mm。

將鑄帶進行酸洗去除氧化鐵皮，在氬氣(20℃露點)、1150℃條件下保溫10h獲得常化帶，促使{110}面晶粒異常長大，此類晶粒比例達到95％；將常化帶直接進行酸洗冷軋，冷軋壓下率80％，冷軋帶厚度為0.2mm。

在純干氫(氣氛露點-40℃)條件下，將冷軋帶直接升溫至1085℃，保溫10min，進行二次再結晶退火，獲得基于薄帶連鑄技術的快速二次再結晶取向硅鋼帶，磁性能p17/50為0.95w/kg，磁感b8為1.87t。

實施例結果表明，本發明主要采用微氧化氬氣氛、高溫長時間熱處理使鑄帶{110}取向晶粒異常長大，且面積分數在90％以上，經一階段冷軋70～80％以后，950～1085℃保溫10min完成快速二次再結晶。