CN108277335B - 一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法 - Google Patents
一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于冶金技术领域,特别涉及一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法。将薄带连铸制备的无取向硅钢铸带直接冷轧至成品厚度,然后先在800~1000℃退火16~27s,控制再结晶率40~60%。然后将其在400~550℃保温30~120min,然后再在1000~1100℃退火2~5min,获得无取向硅钢成品板,其{100}再结晶织构比例可增加至30%以上。本发明通过控制无取向硅钢冷轧组织的再结晶及长大过程,从而显著增强{100}再结晶织构,方法简单有效。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,特别涉及一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法。
背景技术
无取向硅钢主要用于电机、发电机等设备的铁芯材料制备,是一种电力、电子和军事工业不可或缺的重要软磁合金。磁感和铁损是无取向硅钢的两个主要性能,直接影响电机设备的能量转换效率。在特定成分下,磁性能主要受晶粒尺寸和晶体织构影响,其中前者主要影响铁损,而后者对磁感和铁损都有影响。对于BCC的Fe-Si合金而言,<001>方向是易磁化方向,<111>是难磁化方向。因此,具有较多<001>方向的{100}织构是无取向硅钢的理想织构,一方面可以带来较高的磁感,另一方面可以减少磁化时的所消耗的能量、降低铁损。常规生产流程中的产品织构以强的γ(<111>//ND)和α*({11h}<1 2 1/h>)织构为主,由于存在较多的不利磁化方向,影响磁感和铁损性能的进一步提升,越来越难以满足高效铁芯材料的要求。
双辊薄带连铸可以将钢液经旋转的两个铸辊直接凝固形成1~5mm厚的薄带,从而可以省去热轧、常化工艺直接进行冷轧,是一种节能、环保的硅钢生产技术。从目前公布的专利来看,薄带连铸制备无取向硅钢具有明显的磁感优势,这主要是源于退火板中强的Cube和Goss等有利织构。为了进一步提升铸轧硅钢的磁性能,专利CN102936644B和CN104762551B公布一种高磁感无取向硅钢的制备方法。其主要技术途径是提高钢液过热度并在铸带冷轧前引入26~60%的热轧,从而增强铸带中{100}<0vw>织构的保留,这将会显著增加包括轧机在内的设备及能源消耗。专利CN104178617B公布一种控制双辊薄带连铸无取向硅钢磁性能的快速热处理方法,其主要技术途径在于提高冷轧板退火时的加热速率,从而提高退火板的磁性能。这种快速加热途径主要是增加{110}<001>的再结晶,对理想的{100}织构影响较小。综上,这些技术方案在制备高磁感无取向硅钢方面仍有不足。本专利申请是在国家自然科学基金项目(51674080)资助下完成的。
发明内容
针对上述现有的技术问题,本发明的目的在于提供一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,通过三次退火技术控制冷轧板的再结晶及晶粒长大过程,从而增强{100}再结晶织构
本发明的技术方案是:
一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:按照设定成分冶炼钢液,C≤0.004%、Si 1.3~3.5%、Al≤0.7%、Mn 0.1~0.3%、P≤0.01%、S≤0.005%、N≤0.003%、B≤0.005%,其余为铁;利用薄带连铸机获得1.8~3.2mm厚的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温;
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至产品厚度;
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度800~1000℃,保温时间16~27s,控制再结晶率为40~60%;
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度400~550℃,保温时间30~120min;
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1000~1100℃,保温时间2~5min。
所述的步骤(3)中,第一阶段退火时的升温速率≥20℃/s,冷却速率≥30℃/s。
所述的步骤(4)中,第二阶段退火时的升温速率≤60℃/s,冷却速率≤50℃/s。
所述的步骤(5)中,第三阶段退火时的升温速率≤50℃/s,冷却速率≤30℃/s。
所述的无取向硅钢板再结晶织构以{100}织构为主,其比例达到30%以上。
与现有技术相比,本发明的特点和有益效果是:
(1)本发明的技术方案利用简单的退火过程来改善再结晶织构,减轻对轧制工艺的要求。
(2)本发明的技术方案大幅提升薄带连铸无取向硅钢的有利的{100}织构。
(3)本发明的技术方案直接省去热轧工艺,节省设备投资和能耗。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的无取向硅钢的显微组织。
图2为本发明实施例2制备的无取向硅钢的再结晶织构。
图3为本发明对比例1制备的无取向硅钢的显微组织。
图4为本发明对比例1制备的无取向硅钢的再结晶织构。
具体实施方式
下面,通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中,增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:冶炼钢液,成分为:C 0.004%、Si 3.3%、Al 0.5%、Mn 0.2%、P0.005%、S 0.003%、N 0.003%、B 0.004%,其余为铁。利用薄带连铸机获得2.4mm的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温。
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至0.5mm。
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度900℃,保温时间21s,升温速率25℃/s,冷却速率30℃/s,再结晶率为43%。第一阶段退火的作用是使剪切带处Goss和Cube晶粒优先形核。
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度500℃,保温时间30min,升温速率20℃/s,冷却速率30℃/s。第二阶段退火的作用是减小低储能{100}变形组织与高储能{111}变形组织之间的储能差。
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1000℃,保温时间5min,升温速率30℃/s,冷却速率20℃/s。第三阶段退火的作用是促使{100}变形组织的再结晶及长大。
本实施例获得的无取向硅钢板再结晶织构中{100}织构比例达到36.6%。
实施例2
本实施例中,增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:冶炼钢液,分为:C 0.004%、Si 3.0%、Al 0.7%、Mn 0.3%、P0.005%、S0.003%、N 0.003%、B 0.004%,其余为铁。利用薄带连铸机获得2.4mm的铸带,成铸带经卷曲后冷却至室温。
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至0.5mm。
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度800℃,保温时间27s,升温速率20℃/s,冷却速率30℃/s,再结晶率为48%。
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度400℃,保温时间60min,升温速率30℃/s,冷却速率40℃/s。
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1100℃,保温时间2min,升温速率45℃/s,冷却速率20℃/s。
本实施例获得的无取向硅钢板的组织如图1所示,再结晶织构如图2所示,可以看出其织构为强的Cube取向,{100}织构比例达到38.5%。
实施例3
本实施例中,增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:冶炼钢液,成分为:C 0.004%、Si 2.5%、Al 0.4%、Mn 0.2%、P0.008%、S 0.004%、N 0.003%、B 0.003%,其余为铁。利用薄带连铸机获得3.0mm的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温。
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至0.5mm。
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度1000℃,保温时间16s,升温速率30℃/s,冷却速率40℃/s,再结晶率为58%。
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度550℃,保温时间60min,升温速率40℃/s,冷却速率40℃/s。
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1000℃,保温时间5min,升温速率40℃/s,冷却速率20℃/s。
本实施例获得的无取向硅钢板再结晶织构中{100}织构比例达到33.2%。
实施例4
本实施例中,增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:冶炼钢液,成分为:C 0.004%、Si 1.3%、Al 0.3%、Mn 0.2%、P0.008%、S 0.003%、N 0.003%、B 0.005%,其余为铁。利用薄带连铸机获得2.0mm的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温。
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至0.5mm。
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度900℃,保温时间21s,升温速率30℃/s,冷却速率30℃/s,再结晶率为46%。
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度450℃,保温时间120min,升温速率40℃/s,冷却速率30℃/s。
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1000℃,保温时间4min,升温速率30℃/s,冷却速率20℃/s。
本实施例获得的无取向硅钢板的组织如图1所示,再结晶织构如图2所示,其{100}织构比例达到35.7%。
对比例1
本对比例中,无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:冶炼钢液,成分为:C 0.004%、Si 3.0%、Al 0.7%、Mn 0.3%、P0.005%、S 0.003%、N 0.003%、B 0.004%,其余为铁。利用薄带连铸机获得2.4mm的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温。
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至0.5mm。
(3)退火:将冷轧板进行退火,退火温度1000℃,保温时间5min,升温速率30℃/s,冷却速率30℃/s。
本对比例获得的无取向硅钢板的组织如图3所示,再结晶织构如图4所示,可以看出其织构含有较强的{100}<001>、{110}<001>以及少量的{111}<112>组分,{100}织构比例仅为19.4%。相比实施例2中的无取向硅钢,{100}组分减少19.1%。
实施例和对比例结果表明,本发明通过控制无取向硅钢冷轧组织的再结晶及长大过程,从而显著增强{100}再结晶织构,方法简单有效。
Claims (2)
1.一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,其特征在于,按以下步骤进行:
(1)冶炼、连铸:按照设定成分冶炼钢液,C ≤0.004%、Si 1.3~3.5%、Al≤0.7%、Mn 0.1~0.3%、P≤0.01%、S≤ 0.005%、 N ≤ 0.003%、 B≤0.005%,其余为铁;利用薄带连铸机获得1.8~3.2mm厚的铸带,铸带经卷曲后冷却至室温;
(2)冷轧:铸带经酸洗后直接冷轧至产品厚度;
(3)第一阶段退火:将冷轧板进行退火,退火温度800~1000℃,保温时间16~27s,控制再结晶率为40~60%;
(4)第二阶段退火:将一次退火板进行第二次退火,退火温度400~550℃,保温时间30~120min;
(5)第三阶段退火:将二次退火板进行第三次退火得到成品板,退火温度1000~1100℃,保温时间2~5min;
所述的步骤(3)中,第一阶段退火时的升温速率≥20℃/s,冷却速率≥30℃/s;
所述的步骤(4)中,第二阶段退火时的升温速率≤60℃/s,冷却速率≤50℃/s;
所述的步骤(5)中,第三阶段退火时的升温速率≤50℃/s,冷却速率≤30℃/s。
2.根据权利要求 1 所述的增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法,其特征在于,所述的无取向硅钢板再结晶织构以{100}织构为主,其比例达到30%以上。
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