本發明屬于鋼鐵材料制備領域，涉及一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法。
背景技術：
普通硅鋼中硅含量一般控制在3.5％(質量比，下同)以下。研究表明，增加硅鋼中的硅含量至4.0～6.7％(稱為高硅鋼)會顯著增加電阻率和磁導率，降低矯頑力，因而降低了鐵損，優化了硅鋼的性能。尤其當硅含量為6.5％時，硅鋼不僅鐵損較低，且磁致伸縮系數接近于0，對節約能耗、降低噪音具有重要的意義。但較高的硅含量提高了硅鋼的屈服強度和抗拉強度，同時降低了伸長率。因此，高硅鋼既硬又脆，很難采用常規連鑄、熱軋、冷軋方式大規模生產成品厚度的板材。
針對高硅鋼的可加工性較差，難以加工制備的特點，學者們提出了多種新型的制備方法。日本學者arai等在journalofappliedphysics,64(1988)5373-5375，annealingeffectongraintextureofcold-rolled4.5％si-feribbonspreparedbyarapidquenchingmethod中報道了采用薄帶快淬的方式制備0.28mm高硅鋼薄帶，隨后采用軋制變形方式制備得到0.06mm后的冷軋帶。由于該方法之別的高硅鋼薄而窄，尺寸受限制，難以實現規模化生產。
隨后，日本鋼管公司yamaji等在journalofmagnetismandmagneticmaterials，133(1994)187-189，magneticpropertiesandworkabilityof6.5％siliconsteelsheetmanufacturedincontinuouscvdsiliconizingline中采用化學沉積法以普通的3.0％si鋼為原料，利用sicl4為介質實現滲硅，最終得到厚度為0.05～0.30mm的6.5％si鋼薄帶，該方法雖然實現了規模化生產，但由于滲硅反應之后的擴散退火時間較長，導致能耗較高，生產成本較高。雙輥薄帶連鑄技術是近年來興起的一種短流程高效的薄帶制備技術，其主要的技術特點為可以直接由液態金屬制備2～5mm的薄帶材。該方法生產成本較低，適合于制備高硅鋼這類附加值較高的鋼鐵產品。
東北大學李昊澤等在materialscharacterization,88(2014)1-6,characterizationofmicrostructure,textureandmagneticpropertiesintwin-rollcastinghighsiliconnon-orientedelectricalsteel中報道了采用薄帶連鑄制備6.5％si鑄帶，并隨后采用1050℃熱軋，接著250℃條件下冷軋得到0.50mm高硅鋼冷軋板。該方法基于薄帶連鑄，采用熱軋和溫軋的方式，雖可以成功制備高硅鋼成品板，但由于軋制規程復雜，且需采用較高溫度的熱軋，不利于能耗的降低和生產成本的降低。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，通過對薄帶連鑄條件下組織、織構和析出物的整體認識，重新設計高硅鋼成分，添加了抑制劑形成元素。并利用熱處理過程使鑄帶出現了異常長大，顯著優化了鑄帶的織構，進而改善了高硅鋼塑性，采用冷軋的辦法得到了高硅鋼成品。
本發明的技術方案是：
一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，通過短流程薄帶連鑄技術制備高硅鋼鑄帶，隨后對鑄帶進行熱處理，利用異常長大現象控制織構，改善可加工性，并利用軋制變形得到板形良好的高硅鋼冷軋薄帶，其具體的工藝流程為：
(1)按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002～0.005％，si4.0～7.0％，mn0.1～0.3％，al0.01～0.04％，s0.02～0.03％，n0.008～0.020％，nb0.02～0.05％，v0.01～0.04％，o≤0.002％，余量為fe；
(2)薄帶連鑄過程：將中間包預熱，預熱溫度1200～1250℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為20～60℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄速30～55m/min，最終鑄帶厚度為2.0～5.0mm；
(3)鑄帶出輥后，在氮氣的氣氛條件下，以40～110℃/s的速率冷卻450～650℃卷取；
(4)將鑄帶卷去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；
(5)鑄帶卷進行罩式爐進行熱處理，在氮氣氫氣混合氣氛條件下以50～150℃/h的速度升溫至950～1150℃，隨后保溫5～20h進行退火，控制露點小于-30℃；
(6)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，然后在氮氣氣氛條件下進行溫軋，開軋溫度為500～550℃，終軋溫度為380～450℃，總壓下量為40～50％，得到溫軋帶；
(7)將溫軋帶去氧化鐵皮，隨后在20～150℃條件下進行多道次冷軋，總壓下量為70～85％，獲得冷軋薄帶。
所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，添加mn，al，nb，v，n和s第二相形成元素，并控制c和o的含量。
所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，鑄帶經過熱處理之后得到5～40mm的強{100}取向的晶粒。
所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，最終成品的冷軋薄帶厚度為0.20～0.50mm。
所述的步驟(5)氮氣氫氣混合氣氛中，氮氣的體積比例為5～50％。
所述的步驟(7)多道次冷軋中，每道次壓下量為3～8％。
本發明的設計思想是：
本發明基于薄帶連鑄，采用特殊的成分設計，結合后續的熱處理過程，顯著提高了鑄帶的可加工性，簡化了軋制變形規程是本專利的特點。薄帶連鑄制備較快的凝固速度能將大部分的第二相形成元素固溶在鑄帶基體中，這些抑制劑元素在后續的鑄帶熱處理過程中析出，起到釘扎鐵素體晶界的作用，進而促使鑄帶中出現異常長大現象，改善了鑄帶的織構，進而提高了鑄帶的可加工性。
與現有技術相比，本發明的優點及有益效果在于：
1、本發明通過在鑄帶中添加mn，al，nb，v，s，n等第二相形成元素，這些元素在后續的鑄帶熱處理中均勻彌散析出，進而抑制鐵素體晶粒的正常長大，促使出現異常長大的現象，得到強的{100}織構。
2、本發明鑄帶經熱處理之后，消除了溶質元素在枝晶間和晶界附近的微觀偏析，提高了高硅鋼的可加工性，有利于實現后續的軋制變形。
3、本發明熱處理鑄帶直接在較低溫度下實現變形，能顯著的節約能耗，且有利于迅速降低合金的有序度，提高塑性，使后面的冷軋能順利進行。
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，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，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶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熱處理，再經低溫溫軋和冷軋，形成表面質量優良、板形良好的冷軋薄帶。
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，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進行：
按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si6.49％，mn0.22％，al0.02％，s0.025％，n0.011％，nb0.03％，v0.04％，o0.0015％，其余為fe。
薄帶連鑄過程：將中間包預熱，預熱溫度為1200℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為25℃，鋼水通過中間包流入連個反向旋轉的結晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速45m/min，厚度為2.2mm；
鑄帶出輥之后，在氮氣氣氛條件下，以80℃/s的速率冷卻至550℃進行卷取，獲得鑄帶卷；
將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為15μm，得到涂層鑄帶卷；
將涂層鑄帶卷以50℃/h的升溫速度加熱至1100℃，并保溫10h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣氛，其中氮氣所占體積比例為25％，控制混合氣氛的露點為-35℃；
將熱處理鑄帶開卷后，在氮氣氣氛條件下，進行溫軋，開軋溫度為500±5℃，終軋溫度為390±5℃，總壓下量45％，制成溫軋帶；
將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在80～100℃條件下冷軋，每道次壓下量為3％，總壓下量為75％，得到冷軋薄帶，厚度為0.3mm。
實施例2
本實施例中，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進行：
按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si6.1％，mn0.30％，al0.018％，s0.03％，n0.020％，nb0.014％，v0.04％，o0.001％，其余為fe。
薄帶連鑄過程：將中間包預熱，預熱溫度為1250℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為50℃，鋼水通過中間包流入連個反向旋轉的結晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速40m/min，厚度為2.5mm；
鑄帶出輥之后，在氮氣氣氛條件下，以60℃/s的速率冷卻至600℃進行卷取，獲得鑄帶卷；
將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10μm，得到涂層鑄帶卷；
將涂層鑄帶卷以80℃/h的升溫速度加熱至1150℃，并保溫8h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣氛，其中氮氣所占體積比例為50％，控制混合氣氛的露點為-30℃；
將熱處理鑄帶開卷后，在氮氣氣氛條件下，進行溫軋，開軋溫度為520±5℃，終軋溫度為400±5℃，總壓下量50％，制成溫軋帶；
將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在100～120℃條件下冷軋，每道次壓下量為8％，總壓下量為72％，得到冷軋薄帶，厚度為0.35mm。
實施例3
本實施例中，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進行：
按設定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002％，si6.7％，mn0.18％，al0.03％，s0.022％，n0.009％，nb0.02％，v0.01％，o0.001％，其余為fe。
薄帶連鑄過程：將中間包預熱，預熱溫度為1230℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為30℃，鋼水通過中間包流入連個反向旋轉的結晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速50m/min，厚度為3.0mm；
鑄帶出輥之后，在氮氣氣氛條件下，以90℃/s的速率冷卻至580℃進行卷取，獲得鑄帶卷；
將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為20μm，得到涂層鑄帶卷；
將涂層鑄帶卷以100℃/h的升溫速度加熱至950℃，并保溫20h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣氛，其中氮氣所占體積比例為20％，控制混合氣氛的露點為-45℃；
將熱處理鑄帶開卷后，在氮氣氣氛條件下，進行溫軋，開軋溫度為545±5℃，終軋溫度為440±5℃，總壓下量42％，制成溫軋帶；
將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在70～130℃條件下冷軋，每道次壓下量為4～6％，總壓下量為71.2％，得到冷軋薄帶，厚度為0.5mm。
實施例結果表明，本發明在高硅鋼中添加mn、al、nb、v等第二相形成元素，這些元素在鑄帶熱處理時均勻彌散析出，進而抑制鐵素體晶粒正常長大，促使出現異常長大，優化了鑄帶的織構，改善了可加工性。之后鑄帶進行低溫溫軋，進一步降低高硅鋼的有序度，最終實現了冷軋過程。因此，本發明方法制備高硅鋼冷軋薄帶流程短，效率高，最終產品板形良好，可在工藝上廣泛實現，具有廣闊的應用前景。