CN102049479A

CN102049479A - 一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法

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Publication number: CN102049479A
Application number: CN 201010539378
Authority: CN
Inventors: 刘振宇; 刘海涛; 王国栋; 曹光明; 李成刚; 马东旭; 张晓明; 吴迪
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: CN102049479B

Abstract

一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，利用中频真空感应炉冶炼Si+Al≥1.5%的钢水，钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，控制熔池的上表面钢水过热度为10~25℃、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.3~0.4s，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯。本发明方法为等轴晶的形成创造了有利条件，完全避免了柱状晶的形成，可以获得具有细小、均匀的凝固组织且等轴晶比率为100%的无取向硅钢薄带坯。

Description

一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法

技术领域

本发明属于冶金连铸技术领域，涉及无取向硅钢制造技术，具体涉及一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法。

背景技术

无取向硅钢主要作为各种电机的铁芯材料使用。现有无取向硅钢的生产流程为：冶炼→连铸→加热→热轧→（常化处理）→酸洗→冷轧→（中间退火）→（临界变形量冷轧）→成品退火→涂绝缘层→剪切、包装。当无取向硅钢的化学成分（质量百分比）为：Si+Al>1.50%、C<0.01%、Mn<1.0%、其余为Fe和不可避免的杂质时，采用这种方法生产的连铸坯中含有发达的、粗大的<001>∥ND柱状晶组织，在超过100mm的厚铸坯中，柱状晶甚至占90%以上，而等轴晶比率小于10%。由于含有足够多的Si和Al，所以，连铸坯在随后的加热及热轧过程中基本不发生α/γ相变即不能利用相变的方式使粗大的柱状晶组织细化。并且，粗大的<001>∥ND柱状晶在热轧过程中由于动态回复和再结晶缓慢而不能彻底破碎，在热轧板厚度方向的中部区域易于形成粗大的、拉长的、沿轧向延伸的变形晶粒，其平均宽度约为0.2mm，最大宽度达到0.5mm。这些形变晶粒主要是变形储能极低的{001}<110>形变晶粒，而这些{001}<110>形变晶粒在经冷轧和退火后难于发生再结晶。在成品板表面造成一种沿轧向凹凸不平的缺陷，俗称瓦楞状缺陷。瓦楞状缺陷的发生使硅钢片的叠片系数降低约2%、磁性变坏、绝缘层间电阻下降及磁性不均匀。

为细化铸坯凝固组织、消除无取向硅钢片的瓦楞缺陷，现在的方法主要包括：1）对连铸中间包或结晶器内的钢水施加电场能量法（如中国专利200510047210.7）；2）在连铸二冷区施加电磁搅拌法（如中国专利200610048071.4，日本专利特公昭53—114609号）；3）低温浇注法（如日本专利特公昭49—39526号）；4）控制热轧粗轧、精轧工艺法（如日本专利特公昭53-2332、62-54023，中国专利200310108197.2、200510027313.7）。实施前两种方法需要投入大量资金进行设备改造，需要添加电场能量发生装置或电磁搅拌装置，而这些装置不易操作和维护。采用低温浇铸法时，连铸过程不易控制，结晶器中夹杂物不易上浮使连铸坯内夹杂物数量增多，影响最终产品质量。而采用控制热轧粗轧、精轧工艺法时，对热轧机组的能力要求高，并且造成热轧板板型、内部质量降低，操作难度大。

双辊薄带连铸是一种利用两个旋转的结晶辊将液态金属直接浇铸成薄带、可省去加热和热轧工序的短流程近终形成形技术，具有节能、环保、低成本等优势。双辊薄带连铸具有将钢水快速凝固的特点，其高达10²~10⁴℃/s的冷却速度远远大于常规连铸厚板坯的冷却速度。借助其较快的冷却速率，无取向硅钢薄带坯有望获得较之常规连铸坯更加均质、细小的初始凝固组织，从根本上消除瓦楞缺陷。

发明内容

针对目前无取向硅钢制备工艺的不足之处，本发明提供一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，制备具有细小、均匀的凝固组织、等轴晶比率为100%的无取向硅钢薄带坯。

本发明的双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法为：

利用中频真空感应炉冶炼钢水，钢水的化学成分按质量百分比为：C 0.002~0.015%；Si + Al≥1.5%，其中Si 0.5~6.5%、Al 0.005~1.0%；Mn 0.05~1.0%；S 0.002~0.006%；P 0.005~0.02%； N 0.001~0.007%；O 0.001~0.006%；其余为Fe。钢水的硅和铝总含量大于或等于1.50%。钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间三个工艺参数的控制，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为10~25℃。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.3~0.4s

工艺参数的控制说明如下：

（1）熔池的上表面钢水过热度

熔池的上表面钢水过热度通过调节中频真空感应炉的出钢温度控制。以使熔池的上表面钢水过热度为10~25℃。

出钢温度和上表面钢水过热度的关系式为：

(其中，ΔT为过热度，T为出钢温度，Tr为钢水出炉后流至熔池过程中的温降，Ts为凝固开始温度，其单位均为℃)

（2）熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度

结晶辊的直径为500~1000mm，熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度可通过调整熔池的高度进行控制，使得熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm。

浇注时熔池高度与接触弧长度的数据关系为：

（其中，H为熔池高度，r为结晶辊半径，L为接触弧长度，单位均为m）

（3）熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间可通过调节结晶辊的转速进行控制，使得熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.3~0.4s。

结晶辊的转速和钢水与结晶辊辊面接触时间的数据关系为：

（其中，t为接触时间，单位为s，L为接触弧长度，单位为m，v为结晶辊转速m/s）

本发明制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为1~5mm，宽度为100~2000mm。

本发明通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及接触时间的有效控制，使钢水迅速凝固，为等轴晶的形成创造了有利条件，完全避免了柱状晶的形成，可以获得具有细小、均匀的凝固组织且等轴晶比率为100%的无取向硅钢薄带坯。本发明的生产工艺简单、稳定，可有效地用于双辊薄带连铸无取向硅钢等轴晶薄带坯的生产。

附图说明

图1 本发明的双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的设备示意图；

图2 本发明实施例1制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯纵截面的金相组织图。

图中：1中频真空感应炉，2中间包，3结晶辊，4熔池，5薄带坯。

具体实施方式

实施例1

双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法为：

利用中频真空感应炉冶炼钢水，钢水的化学成分按质量百分比为：C 0.008%； Si 3.5%；Al 0.5%；Mn 0.5%；S 0.004%；P 0.01%； N 0.004%；O 0.003%；其余为Fe。钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间三个工艺参数的控制，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为17℃。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为175mm。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.35s

本发明制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为3mm，宽度为1000mm。

无取向硅钢等轴晶薄带坯纵截面的金相组织见图2。

从图2中可以看出，本发明的无取向硅钢薄带坯具有较细小、均匀的凝固组织，平均晶粒尺寸仅为230mm，并且，等轴晶比率为100%。

实施例2

双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法为：

利用中频真空感应炉冶炼钢水，钢水的化学成分按质量百分比为：C 0.015%； Si 6.5%；Al 0.005%；Mn 1.0%；S 0.006%；P 0.02%； N 0.007%；O 0.006%；其余为Fe。钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间三个工艺参数的控制，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为25℃。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为250mm。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.4s

本发明制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为5mm，宽度为2000mm。

实施例3

双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法为：

利用中频真空感应炉冶炼钢水，钢水的化学成分按质量百分比为：C 0.002%； Si 0.5%；Al 1.0%；Mn 0.05%；S 0.002%；P 0.005%； N 0.001%；O 0.001%；其余为Fe。钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间三个工艺参数的控制，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为10℃。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100mm。

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.3s

本发明制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为1mm，宽度为100mm。

Claims

1.一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，其特征在于利用中频真空感应炉冶炼钢水，钢水的化学成分按质量百分比为：C 0.002~0.015%；Si + Al≥1.5%，其中Si 0.5~6.5%、Al 0.005~1.0%；Mn 0.05~1.0%；S 0.002~0.006%；P 0.005~0.02%； N 0.001~0.007%；O 0.001~0.006%；其余为Fe；钢水经中间包流入由两个反向旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，通过对熔池的上表面钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度及熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间三个工艺参数的控制，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢等轴晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为10~25℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.3~0.4s。

2.按照权利要求1所述的双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，其特征在于：熔池内钢水的过热度通过调节中频真空感应炉的出钢温度控制，熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度通过调整熔池的高度进行控制，熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间通过调节结晶辊的转速进行控制。

3. 按照权利要求1所述的双辊薄带连铸制备无取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，其特征在于制备的无取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为1~5mm，宽度为100~2000mm。