CN105063473A

CN105063473A - 基于薄带铸轧和did制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法

Info

Publication number: CN105063473A
Application number: CN201510563681.7A
Authority: CN
Inventors: 刘振宇; 王项龙; 李昊泽; 李成刚; 曹光明; 王国栋
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2035-09-07
Also published as: CN105063473B

Abstract

基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，属于冶金技术领域，按以下步骤进行：（1）冶炼钢液，其成分按重量百分比为C≤0.005%，Si？6.4~6.6%，N≤0.003%，O≤0.003%，S≤0.005%，余量为Fe；（2）用薄带铸轧设备铸轧，空冷至室温；（3）热轧制成热轧板；（4）温轧制成温轧板，在温轧过程中产生应变诱导无序效应；（5）冷轧制成冷轧板；（6）在900~1150℃退火。本发明借助薄带铸轧工艺，选用最适宜的温轧压下率，无需中间退火工艺，降低了能量消耗，产品在退火后磁性能优良，工序简单，对设备要求较低。

Description

基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法。

背景技术

无取向高硅钢（Si≈6.5wt.%）具有优良的软磁性能，例如在高频时的高电阻、高磁导率、高磁化强度、趋近于零的磁致伸缩、很低的涡流和磁滞损耗等；因此在制造高频的电机和变压器时，它是一种非常理想的磁性材料；然而，随着Si含量的增加，其内部将出现有序相B2(FeSi)及DO₃(Fe₃Si)；因此，无取向高硅钢的冷加工性能被大大降低，使其在传统工艺流程下很难被生产，尤其是在冷轧工序。

20世纪80年代左右，日本钢管公司（NKK）采用化学气相沉积（CVD）方法成功生产出了无取向高硅钢薄板，但是最终产品的磁感值却不尽人意；此外，由于渗硅物质SiCl₄的强烈毒性和腐蚀性，导致该生产工艺具有很大的危险性，且生产效率低下；钢铁研究人员在最近几年相继研发了新的6.5wt.%Si硅钢薄板的生产方法，例如异步轧制法（中国专利号CN201110020170.2）、快速凝固法（中国专利号CN201410276483.8）、多次冷轧法（中国专利号CN201410314987.4）以及合金化法（中国专利号CN201310212112.9、CN201310212248.X）等生产方法，然而上述方法操作繁琐、对设备要求高，且由于添加了其它化学元素，降低了钢水的纯净度，这将在一定程度上恶化最终产品的磁性能。

薄带铸轧是近年兴起的新兴工艺技术，其特点是可以将熔融的钢水直接铸轧到接近成品厚度的薄带，该方法具有节能减排、提高生产率等优点；利用该工艺生产无取向6.5wt.%Si硅钢，可以省掉大压下量热轧，从而避免热轧时裂纹的产生；此外，薄带铸轧工艺可以通过控制钢水过热度来优化织构，使其内部产生大量的<001>∥ND晶粒，从而可以优化最终成品的电磁性能；另一方面，采用薄带铸轧工艺可以生产出具有细小等轴晶组织的薄带，使无取向高硅钢薄带具有一定量的初始室温韧性，这将大大增加后续冷轧工艺的成功率；中国专利（CN201010297551.0）已经使用薄带铸轧法成功地生产出0.35mm厚的无取向6.5wt.%Si硅钢温轧板，且产品的最终磁性能优良。

应变诱导无序（deformationinduceddisordering-DID）是一种在较低温度下，通过塑性变形的方式破坏材料内部有序相组织，从而降低有序合金内部有序度的方法，采用该方法可以使塑性变形后的有序合金获得一定量的室温韧性，使后续的室温冷轧工序成为可能；然而，过低的变形量不足以充分地降低材料内部有序度，过高的变形量将使材料内部加工硬化程度剧烈升高，这两种结果都不会使有序合金的室温韧性得到提升；因此，合适的温轧压下率将会是决定“应变诱导无序提升室温塑性”方法成功与否的核心技术。

目前将薄带铸轧和应变诱导无序工艺结合制备无取向高硅钢的技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，通过将薄带铸轧工艺与应变诱导无序工艺相结合，调整温轧压下率，提高室温韧性，最后可以进行室温冷轧；在不需中间退火的情况下，产出纯净度高、板型良好、磁性能优良的无取向高硅钢冷轧薄板，且达到节能减排的效果。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、冶炼钢液，其成分按重量百分比为C≤0.005%，Si6.4~6.6%，N≤0.003%，O≤0.003%，S≤0.005%，余量为Fe；

2、将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带；其中铸轧时的浇注温度为1565~1580℃；

3、将铸带热轧制成热轧板，开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为52~67%；

4、将热轧板温轧制成温轧板，在温轧过程中产生应变诱导无序效应，开轧温度为100±5℃，终轧温度为80±5℃，温轧总压下率为55%；

5、将温轧板冷轧制成冷轧板，厚度0.2~0.35mm；

6、将冷轧板在900~1150℃退火，退火时间为20~60min，制成无取向硅钢冷轧薄板。

上述方法中，步骤2浇注时熔池上表面的钢液过热度为10~25℃。

上述方法中，步骤2获得的铸带厚度为2.5~3mm。

上述方法中，步骤2获得的铸带的组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为200~270μm。

上述的无取向硅钢冷轧薄板的磁感B₈为1.431~1.443T，磁感B₂₅为1.53~1.541T，磁感B₅₀为1.617~1.633T，铁损W_10/50为0.641~0.797W/kg，铁损W_10/400为10.75~10.98W/kg，铁损W_2/1000为2.482~2.519W/kg。

由于采用薄带铸轧机生产出来的薄带内部组织为较细小的等轴晶，铸带可以获得一定量的室温韧性，因此，可以在较低温度下（100℃）进行温轧；这在很大程度上优化了温轧板板型，为后续冷轧的成功进行提供了可靠的保障；同时，根据研究表明，在100℃条件下进行温轧时，55%的温轧压下率可以使“应变诱导无序”效应最优化，此时高硅钢内部的有序度极低，且温轧板宏观硬度开始下降，出现软化效应，这一进步保证了后续冷轧工艺的成功进行；因此，经过上述处理后的温轧板可以进行室温冷轧，且冷轧后可以获得板型良好的无取向高硅钢冷轧板。

本发明的突出优点是：1、无取向硅钢中不含任何其它人为添加元素，钢液纯净度高，优化了最终产品的磁性能；2、由于借助了薄带铸轧工艺，在提高生产率的同时节能减排；3、温轧温度低，优化了温轧板板型，且减少耗能；4、在温轧时，选用了最适宜的压下率，使材料的室温韧性得到了最大提升，保证了后续冷轧的成功进行；5、整个轧制加工过程无需中间退火工艺，进一步提高了生产率，降低了能量消耗；6、采用该方法生产出来的无取向高硅钢冷轧薄板在退火后获得的磁性能优良，尤其是磁感方面。7、整个生产工序简单，无需繁琐的操作过程，且对设备要求较低。

附图说明

图1为本发明实施例1的铸带外观形貌照片图；

图2为本发明实施例1的铸带内部金相组织显微图；

图3为本发明实施例1的无取向硅钢冷轧薄板外观形貌照片图。

具体实施方式

本发明实施例中采用薄带铸轧机进行铸轧过程中，浇注时熔池的高度为80~220mm，熔池内钢液与结晶辊辊面的接触弧长度为100~250mm。

本发明实施例中采用薄带铸轧机进行铸轧时，结晶辊的转速为20~40m/min，熔池内钢液与结晶辊辊面的接触时间为0.3~0.4s。

本发明实施例中观测金相组织采用的设备为ZEISSULTRA55扫描电镜。

本发明实施例中测试磁性能采用的设备为MATS-2010M（湖南省联众科技有限公司），采用的标准为GB/T3655-2000。

实施例1

冶炼钢液，其成分按重量百分比为C0.005%，Si6.5%，N0.003%，O0.002%，S0.004%，余量为Fe；

将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带，厚度为2.5mm，组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为240μm；铸轧时的浇注温度为1565℃；浇注时熔池上表面的钢液过热度为10℃；铸带外观如图1所示，内部组织如图2所示；

将铸带热轧制成热轧板，轧制速度为3m/s，每道次开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为52%；

将热轧板温轧制成温轧板，在温轧过程中产生应变诱导无序效应，每道次开轧温度为100±5℃，终轧温度为80±5℃，温轧总压下率为55%；

将温轧板冷轧制成冷轧板，轧制速度为3m/s，冷轧板厚度0.3mm；

将冷轧板在900℃退火，退火时间为60min，制成无取向硅钢冷轧薄板，外观如图3所示，磁感B₈为1.439T，磁感B₂₅为1.538T，磁感B₅₀为1.627T，铁损W_10/50为0.732W/kg，铁损W_10/400为10.86W/kg，铁损W_2/1000为2.503W/kg。

实施例2

冶炼钢液，其成分按重量百分比为C0.004%，Si6.4%，N0.003%，O0.003%，S0.003%，余量为Fe；

将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带，厚度为3mm，组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为270μm；铸轧时的浇注温度为1570℃；浇注时熔池上表面的钢液过热度为15℃；

将铸带热轧制成热轧板，轧制速度为3m/s，每道次开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为57%；

将温轧板冷轧制成冷轧板，轧制速度为3m/s，冷轧板厚度0.25mm；

将冷轧板在950℃退火，退火时间为50min，制成无取向硅钢冷轧薄板，磁感B₈为1.435T，磁感B₂₅为1.533T，磁感B₅₀为1.621T，铁损W_10/50为0.693W/kg，铁损W_10/400为10.79W/kg，铁损W_2/1000为2.497W/kg。

实施例3

冶炼钢液，其成分按重量百分比为C0.003%，Si6.6%，N0.002%，O0.003%，S0.004%，余量为Fe；

将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带，厚度为2.6mm，组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为200μm；铸轧时的浇注温度为1575℃；浇注时熔池上表面的钢液过热度为20℃；

将铸带热轧制成热轧板，轧制速度为3m/s，每道次开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为62%；

将温轧板冷轧制成冷轧板，轧制速度为3m/s，冷轧板厚度0.35mm；

将冷轧板在1100℃退火，退火时间为30min，制成无取向硅钢冷轧薄板，磁感B₈为1.443T，磁感B₂₅为1.541T，磁感B₅₀为1.633T，铁损W_10/50为0.797W/kg，铁损W_10/400为10.98W/kg，铁损W_2/1000为2.519W/kg。

实施例4

冶炼钢液，其成分按重量百分比为C0.004%，Si6.5%，N0.002%，O0.001%，S0.005%，余量为Fe；

将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带，厚度为2.8mm，组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为220μm；铸轧时的浇注温度为1580℃；浇注时熔池上表面的钢液过热度为25℃；

将铸带热轧制成热轧板，轧制速度为3m/s，每道次开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为67%；

将温轧板冷轧制成冷轧板，轧制速度为3m/s，冷轧板厚度0.2mm；

将冷轧板在1150℃退火，退火时间为20min，制成无取向硅钢冷轧薄板，磁感B₈为1.431T，磁感B₂₅为1.53T，磁感B₅₀为1.617T，铁损W_10/50为0.641W/kg，铁损W_10/400为10.75W/kg，铁损W_2/1000为2.482W/kg。

Claims

1.一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）冶炼钢液，其成分按重量百分比为C≤0.005%，Si6.4~6.6%，N≤0.003%，O≤0.003%，S≤0.005%，余量为Fe；

（2）将熔融态的钢液采用薄带铸轧设备进行铸轧，并空冷至室温获得铸带；其中铸轧时的浇注温度为1565~1580℃；

（3）将铸带热轧制成热轧板，开轧温度为1050±10℃，热轧总压下率为52~67%；

（4）将热轧板温轧制成温轧板，在温轧过程中产生应变诱导无序效应，开轧温度为100±5℃，终轧温度为80±5℃，温轧总压下率为55%；

（5）将温轧板冷轧制成冷轧板，厚度0.2~0.35mm；

（6）将冷轧板在900~1150℃退火，退火时间为20~60min，制成无取向硅钢冷轧薄板。

2.根据权利要求1所述的一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，其特征在于步骤（2）浇注时熔池上表面的钢液过热度为10~25℃。

3.根据权利要求1所述的一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，其特征在于步骤（2）获得的铸带厚度为2.5~3mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，其特征在于步骤2获得的铸带的组织为等轴晶组织，平均晶粒尺寸为200~270μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于薄带铸轧和DID制造无取向高硅钢冷轧薄板的方法，其特征在于所述的无取向硅钢冷轧薄板的磁感B₈为1.431~1.443T，磁感B₂₅为1.53~1.541T，磁感B₅₀为1.617~1.633T，铁损W_10/50为0.641~0.797W/kg，铁损W_10/400为10.75~10.98W/kg，铁损W_2/1000为2.482~2.519W/kg。