CN104962811A - 一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯及其制造方法，薄带坯成分按照质量百分比为：C 0.01~0.08%，Si 2.8~3.4%，Mn 0.05~0.30%，S 0.015~0.04%，Als 0.005~0.05%，N 0.003~0.010%，Ti 0.01~0.5%，Cu 0~0.6%，Sn 0~0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为20~45mm；方法为：（1）冶炼钢水；（2）采用双辊薄带连铸装置，将钢水浇入空腔形成熔池，熔池上表面过热度10~70℃，钢水以20~80m/min的速度导出。本发明的制造工艺简单、有效，这种细小的晶粒结构有助于改善取向硅钢薄板的韧、塑性能，并有利于后续的织构调控。
Description
技术领域
本发明属于电工钢制造领域，具体涉及一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯及其制造方法。
背景技术
取向硅钢是一种重要的软磁材料，沿轧向磁化时磁感很高、铁损很低，主要用于生产变压器铁芯；自Goss于20世纪30年代首次提出取向硅钢的生产工艺以来，冶金工作者不断努力简化生产流程，同时改善磁性能；但是，取向硅钢的现有生产工艺仍然存在设备复杂、制造工序多、能耗大、环境负荷大等问题。双辊薄带连铸是一种将快速凝固与轧制变形融为一体的短流程、近终型加工工艺，利用其所具有的亚快速凝固特性，可使抑制剂形成元素在铸带中处于固溶状态，有利于后续的抑制剂的控制，大大降低热轧温度；研究还指出，双辊薄带连铸技术在取向硅钢的初始凝固组织和织构控制上具有优势，从而利于组织和织构控制，提高磁性能。由此，双辊薄带连铸技术在生产取向硅钢上具有无可比拟的优越性。
取向硅钢发生完善的二次再结晶，形成强烈高斯织构的必要条件之一是要在脱碳退火后形成细小、均匀的等轴晶粒，且包含一定量的高斯晶粒作为二次再结晶时的“种子”。高温退火时，高斯晶粒吞并这些细小、均匀的等轴晶粒而选择性长大；但是，利用双辊薄带连铸技术获得的薄带通常含有发达的{001}<0vw>柱状晶组织，这些柱状晶晶粒尺寸大，变形不均匀，容易在脱碳退火后形成粗大的晶粒，这些粗晶粒可能阻碍高斯晶粒的选择性生长，进而影响最终的磁性能；同时，利用薄带连铸技术得到的铸带厚度通常仅为1~5mm，热轧压下率受到很大的限制，难以通过热轧细化初始凝固组织中粗大的晶粒，这会导致塑、韧性急剧恶化，使后续加工时冷轧困难。因此，如何细化取向硅钢薄带的初始组织成为利用双辊薄带连铸生产取向硅钢所面临的一个亟待解决的关键问题。
经检索，日本特開平6-31397公开了一种利用双辊薄带连铸技术制备取向硅钢等轴晶薄带坯的方法；其方法为：在浇注时从熔池上方通入氩气以改善钢水的热传导，从而阻止柱状晶的发展；该方法的缺陷在于：氩气与钢水以及旋转的结晶辊辊面的局部接触状态难以控制，将会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。
专利CN102069167A公开了一种利用双辊薄带连铸技术制备取向硅钢等轴晶薄带坯的方法；其方法为：控制薄带连铸过程中的钢水过热度、熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长及接触时间等关键工艺参数，从而获得等轴晶粒；该方法的缺陷在于：需要控制钢水过热度在15~30℃之间，温度控制范围较窄，增加了控制难度。较窄的钢水过热度可能不符合实际生产条件，如果钢包内钢水的过热度一开始即在15~30℃范围内，在浇注到一定程度时，随着钢包内钢水温度的降低，钢水容易在中间包及水口处凝固；另一方面，得到的等轴晶组织仍很粗大，平均晶粒尺寸280μm。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯及其制造方法，目的是细化薄带连铸取向硅钢的凝固组织，通过设计成分及控制浇铸步骤，为后续的组织和织构调控提供便利，有效改善材料的塑、韧性能，利于后续的冷轧。
本发明所述的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯，其成分按照质量百分比为：C 0.01~0.08%，Si 2.8~3.4%，Mn 0.05~0.30%，S 0.015~0.04%，Als 0.005~0.05%，N 0.003~0.010%，Ti 0.01~0.5%，Cu 0~0.6%，Sn 0~0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为20~45 mm。
上述的细晶粒取向硅钢铸带坯厚度为1~5mm。
本发明的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的制造方法按照以下步骤进行：
1、冶炼钢水，钢水成分按照质量百分比为：C 0.01~0.08%，Si 2.8~3.4%，Mn 0.05~0.30%，S 0.015~0.04%，Als 0.005~0.05%，N 0.003~0.010%，Ti 0.01~0.5%，Cu 0~0.6%，Sn 0~0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；
2、采用双辊薄带连铸装置，将冶炼好的钢水经中间包浇入由两个结晶辊和两块侧封板组成的空腔内形成熔池，控制熔池上表面过热度为10~70℃，熔池内的钢水随着结晶辊的转动凝固并以20~80m/min的速度导出，得到双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯。
上述方法中，熔池的高度为80~220mm。
上述方法中，熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
1）在钢中适量添加Ti元素，利用其易与氮、硫、氧等结合形成高熔点的化合物的特点，使这类化合物与双辊薄带连铸过程相配合，充当异质形核质点以及钉扎晶界的作用，极大地细化取向硅钢薄带坯的凝固组织，获得细晶粒。有利于后续的组织和调控，还有效改善了材料的塑、韧性能，为后续加工过程的冷轧工序提供便利条件；
2）主要利用含Ti化合物在凝固时充当异质形核质点以及钉扎晶界的作用获得细晶粒，放宽了对钢液过热度的控制，使浇铸时的工艺参数控制更贴近实际；此外，添加的Ti元素还可以在热轧及常化中形成细小、弥散的Ti2S、Ti4C2S2等析出物，可以与AlN和MnS一起抑制晶粒长大，加强了抑制效果，有利于形成细小而均匀的初次晶粒，从而提高磁性能。
3）能够有效细化取向硅钢的初始铸态组织，制备出的取向硅钢薄板的平均晶粒尺寸仅为20~45mm，远远小于其它铸造方法。
本发明的制造工艺简单、有效，这种细小的晶粒结构有助于改善取向硅钢薄板的韧、塑性能，并有利于后续的织构调控。采用上述薄带坯经热轧-常化退火-冷轧-退火-开卷-平整拉伸退火-绝缘层涂覆后，可制成性能优良的高磁感取向硅钢板。
附图说明
图1 为本发明的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的装置示意图；图中，1、钢包，2、中间包，3、结晶辊，4、熔池，5、取向硅钢薄板；
图2 为本发明实施例1中的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的金相组织图；
图3 为本发明实施例1中的对比实验的薄带坯的金相组织图。
具体实施方式
本发明实施例和对比例中的接触弧长度为100~250mm，熔池的高度为80~220mm。
本发明实施例和对比例中采用的双辊连铸装置的结晶辊直径为500~1000mm。
本发明实施例和对比例中得到的铸带的宽度为100~2000mm。
本发明实施例中的金相组织观测采用的设备为Leica光学显微镜。
实施例1
双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯成分按照质量百分比为C 0.06%，Si 3.1%，Mn 0.20%，S 0.020%，Als 0.03%，N 0.009%，Ti 0.05%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸仅为35mm；厚度为3.0mm；
制造方法按照以下步骤进行：
按上述成分冶炼钢水，将冶炼好的钢水由钢包经中间包浇入由两个结晶辊和两块侧封板组成的空腔内形成熔池，控制熔池上表面过热度为40℃，熔池内的钢水随着结晶辊的转动凝固以20m/min的速度导出；获得的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯具有细小、均匀的凝固组织，如图2所示；
采用不同成分的钢水按上述方式进行对比实验，成分按照质量百分比为C 0.04%，Si 3.0%，Mn 0.04%，S 0.01%，Als 0.02%，N 0.002%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为320mm，薄带坯具有粗大、不均的凝固组织，如图3所示。
实施例2
双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯成分按照质量百分比为C 0.01%，Si 2.8%，Mn 0.05%，S 0.015%，Als 0.05%，N 0.01%，Ti 0.01%，Cu 0.3%，Sn 0.1%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为20mm，厚度为1.0mm；
制造方法同实施例1，不同点在于：上表面过热度为10℃，导出速度为20m/min；获得的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯具有细小、均匀的凝固组织；
采用不同成分的钢水按上述方式进行对比实验，成分按照质量百分比为C 0.05%，Si 2.9%，Mn 0.02%，S 0.06%，Als 0.03%，N 0.002%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为420mm；薄带坯具有粗大、不均的凝固组织。
实施例3
双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯成分按照质量百分比为：C 0.08%，Si 3.4%，Mn 0.30%，S 0.04%，Als 0.005%，N 0.003%，Ti 0.5%，Cu 0.6%，Sn 0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸仅为45mm，厚度为5.0 mm；
制造方法同实施例1，不同点在于：上表面过热度为70℃，导出速度为60m/min；获得的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯具有细小、均匀的凝固组织；
采用不同成分的钢水按上述方式进行对比实验，成分按照质量百分比为C 0.003%，Si 3.6%，Mn 0.23%，S 0.035%，Als 0.03%，N 0.007%，Ti 0.30%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；平均晶粒尺寸为370mm，薄带坯具有粗大、不均的凝固组织。
Claims (4)
1.一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯，其成分按照质量百分比为：C 0.01~0.08%，Si 2.8~3.4%，Mn 0.05~0.30%，S 0.015~0.04%，Als 0.005~0.05%，N 0.003~0.010%，Ti 0.01~0.5%，Cu 0~0.6%，Sn 0~0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；薄带坯的平均晶粒尺寸为20~45 mm。
2.一种如权利要求1所述的双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的制造方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）冶炼钢水，钢水成分按照质量百分比为C 0.01~0.08%，Si 2.8~3.4%，Mn 0.05~0.30%，S 0.015~0.04%，Als 0.005~0.05%，N 0.003~0.010%，Ti 0.01~0.5%，Cu 0~0.6%，Sn 0~0.2%，O<0.004%，P<0.01%，余量为Fe；
（2）将冶炼好的钢水经中间包浇入由两个反向旋转的结晶辊和两块侧封板组成的空腔内形成熔池，控制熔池上表面过热度为10~70℃，熔池内的钢水随着结晶辊的转动凝固并导出，其中熔池内钢水与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm，结晶辊转速为20~80m/min，得到双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯。
3.根据权利要求2所述的一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的制造方法，其特征在于所述的熔池的高度为80~220mm。
4.根据权利要求2所述的一种双辊薄带连铸细晶粒取向硅钢薄带坯的制造方法，其特征在于所述的结晶辊的直径为500~1000mm。
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