CN102069165B

CN102069165B - 一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢柱状晶薄带坯的方法

Info

Publication number: CN102069165B
Application number: CN 201010539203
Authority: CN
Inventors: 刘海涛; 王国栋; 刘振宇; 曹光明; 李成刚; 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: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: CN102069165A

Abstract

一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢柱状晶薄带坯的方法，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：C0.002~0.02%；Si0.5~6.5%；Mn0.01~1.0%；Al0.01~1.0%；S0.001~0.006%；P0.001~0.02%；N0.002~0.006%；O0.002~0.005%；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，控制熔池的上表面钢水过热度为45~85℃、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为110~240mm、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.4~0.7s，使钢水经结晶辊凝固并导出，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯。本发明方法使固相前沿的钢水的温度梯度增大，为柱状晶的形成创造了有利条件，抑制了等轴晶的形成，可以获得具有发达柱状晶组织、柱状晶的体积含量大于90%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柱状晶薄带坯的方法

技术领域

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

背景技术

无取向硅钢主要作为各种电机的铁芯材料使用。为了降低电机运转时的能量损耗，必须进一步改善无取向硅钢的磁性能。铁单晶的易磁化方向为<001>方向，所以，无取向硅钢片最终的晶体织构状态对磁性能的影响非常大。在小型、中型电机中，无取向硅钢片被冲制成环形铁芯使用。因此，无取向硅钢片应具有较低的环向铁损和较高的环向磁感应强度。而<001>∥ND织构可赋予无取向硅钢片最优越的环向磁性能。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。但是，利用现有的一步或两步冷轧法生产无取向硅钢片时，在退火过程中，通常优先形成发达的<111>∥ND织构，严重抑制了<001>∥ND织构的形成。

文献[Steel Res. Int., 2005, 76(6): 461-63]报道：利用定向凝固技术获得的柱状晶凝固组织有助于最终的无取向硅钢片形成{001}<0vw>织构，可显著降低铁损、提高磁感应强度。但是，由于定向凝固技术的自身条件限制，其无法生产大面积、薄规格、柱状晶组织的薄板坯，所以，不能有效地应用于无取向硅钢的生产。

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，有望从根本上消除瓦楞缺陷。并且，利用两个旋转的结晶辊可在一定程度上对钢水实现双面定向凝固（凝固方向与传热方向相反，即结晶辊辊面的外法线方向），有望获得具有发达柱状晶凝固组织的无取向硅钢薄带坯。

发明内容

针对目前无取向硅钢生产技术存在的问题，本发明提供一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢柱状晶薄带坯的方法，制备具有发达柱状晶组织并且柱状晶的体积含量大于90%的无取向硅钢薄带坯。

本发明的双辊薄带连铸无取向硅钢柱状晶薄带坯的制备方法为：

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 0.002~0.01%； Si 0.5~6.5%；Mn 0.01~1.0%；Al 0.01~1.0%；S 0.001~0.006%；P 0.001~0.02%；N 0.002~0.006%；O 0.002~0.005%；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，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯。工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为45~85℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为110~240mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.4~0.7s。

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45~85℃。

（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110~240mm。

（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0.4~0.7s。

本发明制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯的厚度为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，使固相前沿的钢水的温度梯度增大，为柱状晶的形成创造了有利条件，抑制了等轴晶的形成，可以获得具有发达柱状晶组织，并且，柱状晶的体积含量大于90%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柱状晶薄带坯的生产。

附图说明

图1 本发明的双辊薄带连铸制备无取向硅钢柱状晶薄带坯的设备示意图；

图2 本发明实施例1制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯纵截面的金相组织图；

图3为实施例1制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯宏观织构的ODF图，（恒φ₂=0°，5°，10°，……90°）。

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

双辊薄带连铸无取向硅钢柱状晶薄带坯的制备方法为：

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 0.01%； Si 3.5%；Mn 0.5%；Al 0.5%；S 0.003%；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，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯。工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为60℃；

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0.55s。

制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯的厚度为3mm，宽度为1000mm。

无取向硅钢柱状晶薄带坯纵截面的金相组织见图2，宏观织构的ODF图见图3。

从图2中可以看出，本发明的无取向硅钢薄带坯具有发达的柱状晶组织，柱状晶的体积含量高达95%。从图3中可以看出，本发明的无取向硅钢薄带坯具有非常显著的{001}<0vw>织构特征，强点{001}<110>的取向密度高达f(g)=15.1。

实施例2

双辊薄带连铸无取向硅钢柱状晶薄带坯的制备方法为：

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 0.02%； Si 6.5%；Mn 1.0%；Al 1.0%；S 0.006%；P 0.02%；N 0.006%；O 0.005%；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，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯。工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为85℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为240mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.7s。

制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯的厚度为5mm，宽度为2000mm。

实施例3

双辊薄带连铸无取向硅钢柱状晶薄带坯的制备方法为：

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%；Mn 0.01%；Al 0.01%；S 0.001%；P 0.001%；N 0.002%；O 0.002%；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，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯。工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为45℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为110mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.4s。

制备的无取向硅钢柱状晶薄带坯的厚度为1mm，宽度为100mm。

Claims

1.一种双辊薄带连铸制备无取向硅钢柱状晶薄带坯的方法，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 0.002~0.02%； Si 0.5~6.5%；Mn 0.01~1.0%；Al 0.01~1.0%；S 0.001~0.006%；P 0.001~0.02%；N 0.002~0.006%；O 0.002~0.005%；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，形成无取向硅钢柱状晶薄带坯，工艺参数的控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为45~85℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为110~240mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.4~0.7s。

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