CN102069167A

CN102069167A - 一种双辊薄带连铸制备取向硅钢等轴晶薄带坯的方法

Info

Publication number: CN102069167A
Application number: CN2010105391484A
Authority: CN
Inventors: 王国栋; 刘海涛; 刘振宇; 李成刚; 曹光明; 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: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: CN102069167B

Abstract

一种双辊薄带连铸制备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含量为2.8~3.4%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，控制对熔池内钢水的过热度为15~30℃、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，形成取向硅钢薄带坯。本发明方法使钢水迅速凝固，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、100%的等轴晶组织的取向硅钢薄带坯。

Description

一种双辊薄带连铸制备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，涉及取向硅钢的制备技术，具体涉及一种双辊薄带连铸制备取向硅钢等轴晶薄带坯的方法。

背景技术

取向硅钢（包括普通取向硅钢和高磁感取向硅钢）是一种含硅约3％的软磁材料，由于具有强的{110}(001)高斯织构，从而沿轧向具有低铁损和高磁感应强度，主要用于变压器铁芯。它是钢铁工业中唯一运用二次再结晶现象生产的产品，是织构控制技术在工业化生产中较为成功的应用。现有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）→（二次冷轧）→脱碳退火→涂MgO隔离层→高温退火→拉伸平整退火→涂绝缘层→（激光处理）→剪切、包装。现有生产流程存在设备投资大、工序复杂、能耗大、环境负荷大等问题。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。另外，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，取向硅钢薄带坯可以获得较之常规连铸坯更加均质、细小的初始凝固组织，并使抑制剂形成元素处于固溶状态，有利于后续处理过程中组织、抑制剂的控制和成品板磁性能的改善。

取向硅钢形成二次再结晶{110}(001)高斯织构的条件之一是，在初次再结晶之后具有细小、均匀的再结晶晶粒并包含一定数量的高斯晶粒。但是，利用双辊薄带连铸技术获得的薄带坯通常在上、下表层区域形成发达的{001}<ovw>柱状晶组织，而在中心层区域形成晶体取向随机的等轴晶组织。薄带坯的这种“柱状晶—等轴晶—柱状晶”三层结构，增加了后续组织和织构调控的难度，对最终成品板的磁性能不利。1、由于柱状晶的平均晶粒尺寸远远大于等轴晶，所以，柱状晶组织的形成不利于薄带坯晶粒的细化。并且，薄带坯厚度方向上存在显著的组织和织构梯度，在后续处理工序中对组织和织构演变会产生强烈的遗传作用。2、{001}<ovw>柱状晶的出现使形成{110}(001)高斯晶粒的几率显著降低。3、{001}<ovw>柱状晶组织经冷轧后易于形成{001}<110>和{001}<100>变形晶粒，这些晶粒的变形储能较低，所以，它们在脱碳退火过程中再结晶困难，并且，再结晶后的晶粒尺寸严重不均，经高温退火后不易获得完善的二次再结晶组织。因此，如何调整浇钢、连铸工艺以获得具有细小、均匀、100%的等轴晶组织的薄带坯是利用双辊薄带连铸技术制造取向硅钢的一个关键问题。

经检索发现双辊薄带连铸取向硅钢现有专利文献，为日本特開平6-31397，其公开一种双辊连铸取向硅钢薄带坯凝固组织的控制方法。其方法为：在浇注时从熔池上方通入氩气，从而使熔池内的钢水完全笼罩在氩气氛围内以改善钢水的热传导，从而阻止柱状晶的发展，形成等轴晶组织。

该方法的缺陷在于，由于是依靠氩气对钢水的热传导进行改善，虽然整体上使凝固组织中柱状晶得到抑制、等轴晶得到加强，但是，氩气与钢水以及旋转的结晶辊辊面的局部接触状态非常难控制，造成钢水与结晶辊之间的热传导特别不稳定，从而使薄带坯组织不均，对凝固组织的控制效果很不理想。

发明内容

针对目前取向硅钢制备技术存在的问题，本发明提供一种双辊薄带连铸制备取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，制备具有细小、均匀、100%的等轴晶组织的取向硅钢薄带坯。

本发明的双辊薄带连铸制备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 0.03~0.08%；Si 2.8~3.4%；Mn 0.05~0.12%；S 0.015~0.03%；P<0.01%； Al_s （酸溶铝）0.005~0.03%；N 0.003~0.009%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.01~0.2%；Sn 0.01~0.2%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为15~30℃；

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。

（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。出钢温度过高会发生漏钢事故，出钢温度偏高会产生柱状晶组织，出钢温度过低会发生卡钢事故。控制合理的出钢温度，以使熔池的上表面钢水过热度为15~30℃。

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。结晶辊转速过快会使熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间过短而造成漏钢事故，转速过慢会使熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间过长而造成卡钢事故。控制结晶辊的合理转速为，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、100%的等轴晶组织的取向硅钢薄带坯。本发明的生产工艺简单、稳定，可有效地用于双辊薄带连铸取向硅钢薄带坯的生产。

附图说明

图1 本发明的双辊薄带连铸制备取向硅钢等轴晶薄带坯的设备示意图；

图2 本发明的实施例1制备的取向硅钢薄带坯纵截面的金相组织图；

图3为实施例1的对比实施例中取向硅钢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 0.055%；Si 3.1%；Mn 0.08%；S 0.022%；P<0.01%； Al_s 0.015%；N 0.006%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.1%；Sn 0.1%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为22℃；

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。

制备的取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为3mm，宽度为1000mm。

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，取向硅钢薄带坯呈现细小、均匀、100%等轴晶组织，平均晶粒尺寸为280mm。

以下是实施例1的对比实施例：

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 0.055%；Si 3.1%；Mn 0.08%；S 0.022%；P<0.01%； Al_s0.015%；N 0.006%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.1%；Sn 0.1%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为65℃；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为170mm；

熔池内钢水与结晶辊辊面的接触时间为0.5s。

制备的取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为3mm，宽度为1000mm。

所获得的取向硅钢薄带坯纵截面的金相组织见图3。取向硅钢薄带坯呈现大量的粗大的柱状晶组织，平均晶粒尺寸为740mm。

实施例2

双辊薄带连铸制备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 0.08%；Si 3.4%；Mn 0.12%；S 0.03%；P<0.01%； Al_s 0.03%；N 0.009%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.2%；Sn 0.2%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为30℃；

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。

制备的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 0.03%；Si 2.8%；Mn 0.05%；S 0.015%；P<0.01%； Al_s0.005%；N 0.003%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.01%；Sn 0.01%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为15℃；

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。

制备的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 0.03~0.08%；Si 2.8~3.4%；Mn 0.05~0.12%；S 0.015~0.03%；P<0.01%； Al_s0.005~0.03%；N 0.003~0.009%；O<0.004%；Ti<0.004%；Cu 0.01~0.2%；Sn 0.01~0.2%；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，形成取向硅钢薄带坯，工艺参数控制如下：

熔池的上表面钢水过热度为15~30℃；

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取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，其特征在于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；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取向硅钢等轴晶薄带坯的方法，其特征在于制备的取向硅钢等轴晶薄带坯的厚度为1~5mm，宽度为100~2000mm。