本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

無取向硅鋼是一種重要的軟磁材料，由于其具有較低的鐵芯損耗和較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度而被廣泛用于各種電機(jī)。近年來，隨著社會節(jié)能減排和資源環(huán)保意識的不斷提高，高牌號無取向硅鋼的性能和產(chǎn)量并不能完全滿足機(jī)電行業(yè)的需求，這也成為制約機(jī)電產(chǎn)品小型化、高精度化和高效率化發(fā)展的一個關(guān)鍵因素,其主要原因是常規(guī)流程高牌號無取向硅鋼技術(shù)潛力挖掘殆盡，鐵損降低的同時不能提高磁感，尤其是無法提高周向磁感和磁均勻性。這引起電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩降低，反常損耗提高。所以周向高磁感、低鐵損的硅鋼符合下一代高效率電機(jī)對鐵芯材料的要求。

目前，無取向硅鋼的生產(chǎn)主要是采用鑄造、熱連軋、冷軋和退火等工序，由于壓下量較大，最終成品板中存在較強(qiáng)的{111}織構(gòu)，產(chǎn)品磁性能較差。為了提高產(chǎn)品磁性能，制備高牌號無取向硅鋼，中國專利(公開號cn102634729a)公開了一種低鐵損高磁感高牌號無取向硅鋼的制備方法，該方法提出鑄坯經(jīng)?；幚砗筮M(jìn)行兩階段冷軋，隨后0.35mm冷軋板經(jīng)成品退火，得到性能優(yōu)異的高牌號無取向硅鋼，該工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本提高。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。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，且并未說明產(chǎn)品磁各向異性問題。美國專利us5482107公開了一種薄帶連鑄生產(chǎn)硅鋼的方法，該專利提出通過降低變形程度來利用鑄態(tài)組織中{100}有利織構(gòu)的遺傳作用，從而獲得強(qiáng){100}織構(gòu)的成品電工鋼，但是該方法鑄帶厚度和成品厚度均受限。

綜合來看，利用常規(guī)流程制備高磁感無取向硅鋼，由于其流程的技術(shù)特點(diǎn)，最終產(chǎn)品性能無法符合要求。而利用低成本的薄帶連鑄制備高牌號無取向硅鋼也尚有不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有高磁感低鐵損無取向硅鋼在制備方法上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法，基于對雙輥薄帶連鑄制備硅鋼亞快速凝固過程中組織-織構(gòu)系統(tǒng)認(rèn)識，充分利用鑄態(tài)組織中{100}面織構(gòu)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(qiáng){100}織構(gòu)的初始組織。經(jīng)冷軋退火后獲得高磁感低鐵損無取向硅鋼。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法，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％，si1.2～3.0％，mn0.2～0.3％，al≤0.005％，p0.008～0.03％，s0.002～0.005％，n≤0.002％，o≤0.002％，nb≤0.002％，v≤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(jī)后形成鑄帶，控制鑄速40～60m/min，控制熔池液位高度100～180mm，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?。?/p>

(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)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2～30h進(jìn)行退火；

(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60～80％，獲得冷軋帶卷；

(7)將冷軋帶在850～950℃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保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行，控制氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。

所述的無取向硅鋼最終厚度為0.35mm、0.50mm和0.65mm三種規(guī)格之一。

所述的無取向硅鋼鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分?jǐn)?shù)比例高于60％。

所述步驟(7)的無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)超過40％。

所述的無取向硅鋼成品的磁性能為：p15/50為1.2～3.5w/kg，板面周向磁感b50為1.74～1.86t。

所述的步驟(6)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為5％～20％。

所述的步驟(7)中，保護(hù)氣氛為純氫氣或者氫氣氮?dú)饣旌蠚夥?，其中氫氣體積比例不低于30％。

本發(fā)明通過利用薄帶連鑄無取向硅鋼鑄帶中{100}織構(gòu)的優(yōu)勢作用，在鑄帶在熱處理過程中進(jìn)一步提高{100}面織構(gòu)分?jǐn)?shù)，獲得組織粗大的強(qiáng){100}織構(gòu)初始組織，在后續(xù)冷軋-退火過程中實現(xiàn)織構(gòu)遺傳，實現(xiàn)高磁感低鐵損無取向硅鋼的低成本制備，其技術(shù)原理如下：

鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶輥內(nèi)，薄帶連鑄亞快速凝固過程中，結(jié)晶最快方向與溫度梯度最大方向平行，得到的鑄帶凝固組織為強(qiáng)度較高的{100}織構(gòu)。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，{100}織構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)。根據(jù)鑄帶初始厚度匹配相應(yīng)的冷軋壓下量，在后續(xù)冷軋-退火過程中，利用異常長大鑄帶的強(qiáng){100}織構(gòu)的遺傳作用，得到{100}<0vw>織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)超過40％的成品板，成品厚度為0.35mm，0.50mm和0.65mm三種規(guī)格。{100}<0vw>是一種理想的無取向硅鋼織構(gòu)類型，這是由于它是各向同性且不存在難磁化方向[111]，因此成品板性能得到明顯改善，板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg。

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3～15mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒狀態(tài)的初始組織。在現(xiàn)場工藝能夠滿足的條件下，進(jìn)一步增強(qiáng){100}織構(gòu)強(qiáng)度，為其織構(gòu)遺傳作用提供基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明基于初始組織的強(qiáng){100}織構(gòu)類型，利用其在冷軋-退火過程中的遺傳作用，獲得{100}<0vw>織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)超過40％的成品板，成品退火板明顯提高各向同性，在板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg，滿足高牌號高磁感低鐵損無取向硅鋼的性能要求。

3、本發(fā)明結(jié)合鑄帶厚度匹配對應(yīng)的冷軋壓下量，能夠?qū)崿F(xiàn)最終厚度為0.35mm、0.50mm和0.65mm三種規(guī)格的高牌號無取向硅鋼的制備，突破了利用織構(gòu)遺傳作用對于成品厚度的限制，實現(xiàn)薄規(guī)格高牌號無取向硅鋼的制備。

4、本發(fā)明基于薄帶連鑄流程，工藝流程短、制造方法簡單、節(jié)能降耗明顯，成品磁性能優(yōu)異。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2中的鑄帶卷熱處理后低倍組織。

具體實施方式

在具體實施過程中，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，板面周向高磁感低鐵損無取向硅鋼的制備方法流程如下：按設(shè)定成分冶煉鋼水，進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)完成薄帶連鑄過程，出鑄機(jī)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，隨后清理隔離劑進(jìn)行冷軋，得到目標(biāo)厚度薄帶后進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火板表面涂絕緣涂層并烘干，得到無取向硅鋼成品。

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，按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.0035％，si1.2％，mn0.2％，al0.003％，p0.008％，s0.002％，n0.0015％，o0.0012％，nb0.0010％，v0.0010％，ti0.0010％，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180mm，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960℃，終軋溫度910℃，壓下量3％，熱軋后卷??；

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)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70℃/h的速度升溫至950℃，保溫20h進(jìn)行退火；無取向硅鋼鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分?jǐn)?shù)比例80％。

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15～20％，獲得0.65mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在850℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥?氫氣體積比例40％)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)65％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.83t，橫向1.83t，45°軋向為1.80t，綜合鐵損p15/50為3.5w/kg。

實施例2

本實施例中，按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si1.6％，mn0.25％，al0.0028％，p0.01％，s0.004％，n0.0008％，o0.0007％，nb0.0009％，v0.0006％，ti0.0006％，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50m/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(jī)，熱軋溫度980℃，終軋溫度900℃，壓下量2％，熱軋后卷?。?/p>

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)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985℃，保溫15h進(jìn)行退火；無取向硅鋼鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3～10mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分?jǐn)?shù)比例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75％，每道次壓下量為15％，獲得0.5mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在950℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為150s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥?氫氣體積比例45％)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)60％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.83t，橫向1.84t，45°軋向為1.81t，綜合鐵損p15/50為3.0w/kg。

如圖2所示，從鑄帶卷熱處理后低倍組織可以看出，鑄帶經(jīng)熱處理后形成了較大晶粒尺寸的組織，直徑范圍為3～10mm。

實施例3

本實施例中，按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.005％，si3.0％，mn0.3％，al0.0036％，p0.03％，s0.005％，n0.0010％，o0.0015％，nb0.0011％，v0.0014％，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1210℃，控制過熱度為30℃，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100mm，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1000℃，終軋溫度950℃，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)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150℃/h的速度升溫至1050℃，保溫5h進(jìn)行退火；無取向硅鋼鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3～15mm，晶粒中{100}<0vw>取向面積分?jǐn)?shù)比例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75％，每道次壓下量為10～15％，獲得0.35mm厚度冷軋帶卷；

將冷軋帶在950℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，時間為120s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥?氫氣體積比例35％)條件下進(jìn)行，控制混合氣氛的露點(diǎn)在-30℃以下，然后涂覆絕緣層并烘干，獲得高性能無取向硅鋼成品。無取向硅鋼冷軋退火板的{100}<0vw>取向織構(gòu)面積分?jǐn)?shù)50％，成品磁性能在板面三個方向b50分別軋向1.76t，橫向1.76t，45°軋向為1.74t，綜合鐵損p15/50為1.2w/kg。

實施例結(jié)果表明，本發(fā)明通過鑄帶熱處理，增強(qiáng)初始組織中{100}織構(gòu)強(qiáng)度，根據(jù)鑄帶厚度匹配冷軋壓下量，利用織構(gòu)遺傳作用，獲得強(qiáng){100}的成品織構(gòu)。高牌號無取向硅鋼板面任意方向b50為1.74～1.86t，p15/50為1.2～3.5w/kg。