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的高磁感、低鐵損薄規(guī)格無取向硅鋼制備方法。

背景技術(shù)：

無取向硅鋼是電機(jī)及發(fā)動機(jī)的重要鐵芯材料。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，人們對無取向硅鋼片提出了更高的性能要求。對于牽引電機(jī)而言，內(nèi)部的無取向硅鋼不僅要求低鐵損(尤其是高頻下的低鐵損)來提高電機(jī)效率，而且要求高磁感來增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩。在高頻下，渦流損耗占鐵損的主要部分，其值與材料厚度的平方成正比。因此，降低硅鋼鐵損最為有效的方法就是減薄帶鋼厚度，這就增加了0.2mm及以下規(guī)格無取向硅鋼的需求。然而，厚度的減薄對應(yīng)著冷軋壓下率的增加，相應(yīng)的再結(jié)晶織構(gòu)和磁感值將會顯著惡化。因此，開發(fā)薄規(guī)格無取向硅鋼的一個難點(diǎn)就是織構(gòu)的優(yōu)化和磁感值的提高。

目前，無取向硅鋼的生產(chǎn)主要是采用厚板坯連鑄連軋技術(shù)。但是，常規(guī)流程的大壓下熱軋產(chǎn)生大量不利織構(gòu)(如：α(<110>//rd)和γ(<111>//nd)織構(gòu))，這不利于無取向硅鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度的提高，限制了超低鐵損薄規(guī)格電工鋼開發(fā)，成為發(fā)展的瓶頸。已有的薄規(guī)格無取向硅鋼制備技術(shù)中，專利公開號cn101269384公布了一種通過控制成分并采用兩階段冷軋來制備無取向硅鋼薄帶的方法，但其磁感值(b50)最高僅為1.67t。專利公開號cn104294022a報導(dǎo)了一種高磁感無取向硅鋼的制備方法，專利公開號cn104480386也報導(dǎo)了高速電機(jī)用0.2mm厚無取向硅鋼及生產(chǎn)方法，這兩種方法均采用常規(guī)流程生產(chǎn)無取向硅鋼薄帶，通過二次冷軋+中間脫碳退火的方法來增強(qiáng)退火板中有利的λ(<100>//nd)和η(<100>//rd)織構(gòu)，產(chǎn)品磁感值提升到1.68t以上。專利公開號cn103882299a則報道了一種高鋁薄規(guī)格電工鋼的生產(chǎn)方法，通過提高al元素含量提高電阻率，減少再結(jié)晶織構(gòu)中的(111)組分、增加(100)組分。以上專利涉及的方法均是在常規(guī)厚板坯連鑄+熱軋的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化合金成分及軋制工藝來改善磁性能，冶煉、合金成本較高且工藝流程沉長，同時部分方法磁感值提高相對有限。

雙輥薄帶連鑄是一種典型的近終形成型技術(shù)，其流程是將鋼液直接澆注到由兩個旋轉(zhuǎn)的鑄輥及側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，在快速冷卻條件下直接凝固形成1～5mm的薄帶，可以省去常規(guī)的鑄坯加熱及熱軋等工藝，具有節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)。此外，其在無取向硅鋼組織及織構(gòu)控制方面也有一定的優(yōu)勢。相關(guān)的研究表明，利用薄帶連鑄生產(chǎn)的0.35～0.5mm無取向硅鋼中存在較強(qiáng)的{100}<001>織構(gòu)。因此，開發(fā)薄帶連鑄薄規(guī)格無取向硅鋼是一個極具潛力的發(fā)展方向。目前，關(guān)于薄帶連鑄生產(chǎn)無取向硅鋼薄帶的研究報道較少，僅cn104451372、cn103060701報導(dǎo)了一種高硅無取向硅鋼薄板的生產(chǎn)方法，鑒于高硅鋼較差的加工性能，其工業(yè)化生產(chǎn)將會受阻。因此，開發(fā)薄帶連鑄具有高成形性、高磁性能的中低硅薄規(guī)格無取向硅鋼具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前上有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于薄帶連鑄的高磁感、低鐵損薄規(guī)格無取向硅鋼的制備方法，通過控制鑄帶成分、組織以及冷軋工藝參數(shù)來獲得高磁性能薄規(guī)格無取向硅鋼。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于薄帶連鑄高磁感、低鐵損薄規(guī)格無取向硅鋼制備方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)薄帶連鑄：將真空冶煉爐中冶煉好的鋼水從中間包澆入由兩個旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和兩塊側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，直接凝固形成1.5～2.5mm的鑄帶；鋼水澆注溫度為1530～1570℃，鑄輥材質(zhì)為鋼輥，拉速為6～10m/min，鑄帶出輥后以40℃/s以下的速度冷卻至700～750℃，然后進(jìn)行卷曲，使獲得鑄帶中柱狀晶比例達(dá)70％以上；

(2)酸洗：將鑄帶進(jìn)行酸洗，去除氧化鐵皮，酸洗液中hcl含量為100～200g/l，溫度為70～85℃；

(3)溫軋：將鑄帶進(jìn)行2～3道次溫軋，溫軋溫度150～200℃，道次壓下率13～25％，總壓下率30～50％；

(4)冷軋：冷軋總壓下率為80％～95％，采用兩階段冷軋，第一次冷軋總壓下率控制在35％～75％，冷軋道次控制在2～5道，道次壓下量15～25％；然后進(jìn)行中間退火，溫度為900～1050℃，時間3～6min，保護(hù)氣氛為n2；隨后進(jìn)行第二次冷軋，總壓下率控制在42％～87％，最后一道次壓下率控制在9～14％，其它道次壓下量為15～25％；

(5)退火：在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以40～60℃/s的速度升至700～850℃，再以20～35℃/s的速度升至900～1050℃，保溫3～6min，張力控制在0.1～0.6mpa；然后以35℃/s以下的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品。

按質(zhì)量百分比計(jì)，所述的鋼水成分是：c≤0.005％，si2.6～3.2％，mn0.005～0.3％，al0.1～0.5％，p0.005～0.05％，s≤0.003％，n≤0.003％，o≤0.003％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)。

所述的無取向硅鋼的厚度為0.10～0.20mm。

所述的無取向硅鋼的鐵損值p15/50為1.95～2.26w/kg，p10/400為11.5～15.1w/kg，磁感值b50為1.69～1.73t。

所述的步驟(1)中，獲得鑄帶中柱狀晶比例優(yōu)選為70～90％。

所述的步驟(1)中，冷卻速度優(yōu)選為20～30℃/s。

所述的步驟(5)中，冷卻速度優(yōu)選為20～35℃/s。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：

(1)本發(fā)明采用超低碳fe-si合金，嚴(yán)格控制c、n、o、s等元素，從而減少硅鋼薄帶中的第二相粒子，降低其對晶粒長大的抑制及其對磁疇的釘扎作用，從而降低鐵損。

(2)本發(fā)明通過對澆注參數(shù)的控制，提高鑄帶中的{100}織構(gòu)，從而增強(qiáng){100}織構(gòu)的遺傳作用，增加退火板中的cube({001}<100>)及η有利織構(gòu)。

(3)本發(fā)明薄帶連鑄的快速凝固使得鑄帶中熱應(yīng)力較大，本發(fā)明中鑄帶先經(jīng)150～200℃溫軋，從而減少冷軋時邊裂及斷帶的發(fā)生，改善鑄帶的成形性，提高成材率。

(4)本發(fā)明采用兩階段冷軋，通過冷軋壓下量的控制，一方面可以增加最終冷軋板中的剪切帶組織，另一方面增加冷軋板中{100}組分的保留，從而提高退火板中有利織構(gòu)組分，同時有效改善組織均勻性。

(5)本發(fā)明通過對退火速率及張力進(jìn)行控制，能夠更好的改善成品板形和磁性能。

(6)本發(fā)明生產(chǎn)流程短、綠色環(huán)保，能耗低，生產(chǎn)成本低，而且產(chǎn)品磁感高、鐵損低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的薄帶連鑄高磁感、薄規(guī)格無取向硅鋼生產(chǎn)工藝示意圖，其中：1：鋼包；2：中間包；3側(cè)封板；4：鑄輥；5：卷取機(jī)；6：無取向硅鋼鑄帶；7：酸洗機(jī)組；8：溫軋及冷軋機(jī)組；9：退火爐；10：冷軋機(jī)組；11：退火涂層聯(lián)合機(jī)組。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中鑄帶的組織。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中退火板的組織。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中退火板宏觀織構(gòu)odf圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施過程中，如圖1所示，本發(fā)明的薄帶連鑄高磁感、薄規(guī)格無取向硅鋼生產(chǎn)工藝如下：

首先，按設(shè)定成分冶煉鋼水，將鋼包1中冶煉好的鋼水，從中間包2澆入由兩個旋轉(zhuǎn)的鑄輥4(結(jié)晶輥)和兩塊側(cè)封板3組成的熔池，利用薄帶連鑄機(jī)的鑄輥4鑄軋成薄帶，經(jīng)卷取機(jī)5卷取成無取向硅鋼鑄帶6；

然后，將無取向硅鋼鑄帶6經(jīng)酸洗機(jī)組7進(jìn)行酸洗、溫軋及冷軋機(jī)組8進(jìn)行溫軋及第一階段冷軋、退火爐9進(jìn)行退火、冷軋機(jī)組10進(jìn)行第二階段冷軋，以及退火涂層聯(lián)合機(jī)組11進(jìn)行成品退火和涂層處理，獲得無取向硅鋼薄帶。

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，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.004％，si2.9％，mn0.005％，al0.15％，p0.03％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1530℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成2.2mm厚的鑄帶，拉速8m/min。鑄帶出輥后以約30℃/s速度冷卻至720℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為73％。經(jīng)75℃的110g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行三道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率45％，道次壓下量14～17％。然后進(jìn)行兩道次冷軋，總壓下率42％，道次壓下率18～24％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為1030℃，時間為3min。然后第二次冷軋至0.2mm厚，總壓下率71％，最后一道次壓下率為13％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以40℃/s的速度升至800℃，再以30℃/s的速度升至1050℃，然后保溫3min，張力控制在0.2mpa。然后以約20℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.2mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.72t，鐵損p15/50為2.08w/kg，p10/400為15.10w/kg。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.003％，si3.0％，mn0.1％，al0.2％，p0.03％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1530℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成2.0mm厚的鑄帶，拉速7m/min。鑄帶出輥后以約30℃/s速度冷卻至700℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為75％。經(jīng)75℃的110g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行三道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率50％，道次壓下量15～20％。然后進(jìn)行三道次冷軋，總壓下率53％，道次壓下率15～23％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為1030℃，時間為3min。然后第二次冷軋至0.2mm厚，總壓下率60％，最后一道次壓下率為10％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以40℃/s的速度升至800℃，再以30℃/s的速度升至1050℃，保溫3min，張力控制在0.2mpa。然后以約25℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

如圖2所示，上述鑄帶的組織以柱狀晶為主，存在少量的等軸晶。如圖3-圖4所示，上述0.2mm厚無取向硅鋼退火板的組織和織構(gòu)，可以看出其組織較為均勻，退火板織構(gòu)以goss及cube為主，γ組分較弱。橫縱向平均磁感b50為1.716t，鐵損p15/50為2.14w/kg，p10/400為14.32w/kg。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.004％，si2.8％，mn0.04％，al0.4％，p0.04％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1540℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成2.1mm厚的鑄帶，拉速10m/min。鑄帶出輥后以約30℃/s速度冷卻至740℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為79％。經(jīng)80℃的140g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行三道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率47％，道次壓下量14～19％。然后進(jìn)行三道次冷軋，總壓下率68％，道次壓下率15～25％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為1030℃，時間為3min。然后第二次冷軋至0.2mm厚，總壓下率43％，最后一道次壓下率為13％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以40℃/s的速度升至830℃，再以30℃/s的速度升至1050℃，保溫3min，張力控制在0.3mpa。然后以約20℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.2mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.704t，鐵損p15/50為2.26w/kg，p10/400為13.4w/kg。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.004％，si3.2％，mn0.04％，al0.3％，p0.05％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1550℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成1.8mm厚的鑄帶，拉速6m/min。鑄帶出輥后以約20℃/s速度冷卻至740℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為86％。經(jīng)70℃的180g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行兩道次溫軋，溫軋溫度180℃，總壓下率38％，道次壓下量18～20％。然后進(jìn)行兩道次冷軋，總壓下率37％，道次壓下率17～20％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為950℃，時間為5min。然后第二次冷軋至0.15mm厚，總壓下率78.5％，最后一道次壓下率為12％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以40℃/s的速度升至800℃，再以25℃/s的速度升至退火溫度為1000℃，保溫4min，張力控制在0.4mpa。然后以約25℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.15mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.694t，鐵損p15/50為2.13w/kg，p10/400為13.11w/kg。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.004％，si2.8％，mn0.1％，al0.4％，p0.04％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水。控制鋼水澆鑄溫度為1560℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成2.2mm厚的鑄帶，拉速8m/min。鑄帶出輥后以約20℃/s速度冷卻至710℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為84％。經(jīng)83℃的150g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行三道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率50％，道次壓下量14～22％。然后進(jìn)行三道次冷軋，總壓下率55％，道次壓下率15～25％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為900℃，時間為5min。然后第二次冷軋至0.15mm厚，總壓下率70％，最后一道次壓下率為12％，其他道次壓下量18～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以50℃/s的速度升至800℃，再以25℃/s的速度升至1020℃，保溫3min，張力控制在0.2mpa。然后以約25℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.15mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.689t，鐵損p15/50為2.11w/kg，p10/400為12.01w/kg。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.004％，si3.0％，mn0.05％，al0.2％，p0.03％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1560℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成2.0mm厚的鑄帶，拉速8m/min。鑄帶出輥后以約25℃/s速度冷卻至750℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為90％。經(jīng)70℃的120g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行兩道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率40％，道次壓下量15～25％。然后進(jìn)行三道次冷軋，總壓下率71％，道次壓下率21～25％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為950℃，時間為5min。然后第二次冷軋至0.15mm厚，總壓下率57％，最后一道次壓下率為12％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以55℃/s的速度升至750℃，再以30℃/s的速度升至980℃，保溫4min，張力控制在0.3mpa。然后以約20℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.15mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.714t，鐵損p15/50為2.02w/kg，p10/400為12.21w/kg。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.003％，si3.0％，mn0.05％，al0.2％，p0.005％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1550℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成1.8mm厚的鑄帶，拉速10m/min。鑄帶出輥后以約30℃/s速度冷卻至720℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為85％。經(jīng)75℃的150g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行三道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率44％，道次壓下量13～18％。然后進(jìn)行四道次冷軋，總壓下率65％，道次壓下率15～20％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為950℃，時間為5min。然后第二次冷軋至0.1mm厚，總壓下率71％，最后一道次壓下率為10％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以50℃/s的速度升至750℃，再以25℃/s的速度升至950℃，保溫5min，張力控制在0.1mpa。然后以約25℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.1mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.73t，鐵損p15/50為1.95w/kg，p10/400為11.5w/kg。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中，按照化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)c0.003％，si3.0％，mn0.1％，al0.2％，p0.005％，s0.003％，n0.003％，o0.003％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)，冶煉鋼水?？刂其撍疂茶T溫度為1570℃，利用薄帶連鑄機(jī)鑄軋成1.8mm厚的鑄帶，拉速8m/min。鑄帶出輥后以約30℃/s速度冷卻至720℃進(jìn)行卷曲，然后冷至室溫，鑄帶中柱狀晶比例為82％。經(jīng)75℃的150g/l的鹽酸酸洗后進(jìn)行兩道次溫軋，溫軋溫度200℃，總壓下率33％，道次壓下量13～20％。然后進(jìn)行兩道次冷軋，總壓下率41％，道次壓下率16～25％。然后在n2中進(jìn)行中間退火，退火溫度為950℃，時間為5min。然后第二次冷軋至0.1mm厚，總壓下率86％，最后一道次壓下率為11％，其他道次壓下量15～25％。在體積比n2：h2＝3:1的保護(hù)氣氛下進(jìn)行成品退火，先以60℃/s的速度升至700℃，再以30℃/s的速度升至900℃，保溫5min，張力控制在0.1mpa。然后以約20℃/s的速度冷至室溫，經(jīng)涂層后得到無取向硅鋼成品板。

上述0.1mm厚無取向硅鋼薄帶橫縱向平均磁感b50為1.71t，鐵損p15/50為1.97w/kg，p10/400為11.8w/kg。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明基于雙輥薄帶連鑄技術(shù)，消除常規(guī)的鑄坯再熱及熱軋工藝，通過對鑄帶中柱狀晶比例、溫軋、冷軋壓下量的控制，增強(qiáng)退火板中有利的{100}及{110}<001>織構(gòu)，改善板形及組織均勻性，提高磁性能。