CN109382491A - 一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法，适用于高牌号、冶金凝固过程无相变的钢种，在连铸铸坯凝固二冷区间中部区域，采用两对辊式行波磁场搅拌器；两对搅拌器间距为3.5h～5.5h；电磁搅拌器电流频率控制范围为2～20Hz；电流强度150A～600A；两对搅拌器按“三环式”控制电磁力及钢液流场；在两对搅拌器距离的中间部位设置电磁感应装置；电磁感应加热温度控制T_S±30℃；在不改变企业高牌号电工钢整体生产流程的基础上，减轻钢质洁净度控制难度，通过连铸冷却工艺的改变及控制，抑制铸坯柱状晶发展，促进夹杂等有害生成物上浮及在中心线偏聚，改善铸坯质量，避免过偏析的“白亮带”缺陷产生，为生产电磁性能优异表面质量良好的高牌号产品奠定技术基础。

Description

一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法。

背景技术

电工钢产品是应用广泛的金属功能性软磁材料，主要应用于各类电机及电器的铁芯制造领域。随着各行各业自动化化程度的提升及高效电机的发展，表面质量优异、低铁损高磁感的中低牌号高效产品成为无取向电工钢产品需求的主要发展方向之一。

电工钢产品是应用广泛的金属功能性软磁材料，主要应用于各类电机及电器的铁芯制造领域。随着各行各业自动化化程度的提升及高效电机的发展，表面质量优异电磁性能高效化需求成为高牌号电工钢产品的发展趋势。

传统高牌号电工钢的生产，要求主要合金元素含量提升、钢质洁净程度提高；并且在二冷扇形段进行多组电磁搅拌装置严格控制铸坯内在质量及等轴晶比例，生产控制难度加大、附属装备增加、生产周期长，成本大幅提升。

辊式行波磁场搅拌器几乎不需要改变扇形段及连铸机的任何结构，可灵活安装在直弧段及扇形段。优点是电磁力比较大，可适应包括高硅钢在内的大部分高合金钢种的搅拌，是通过改善凝固过程来获得中心较宽的等轴晶带，从而减少中心疏松和中心偏析。

连铸机辊式电磁搅拌工作原理可参考两对搅拌器的组合搅拌，可以对上下两对搅拌器的磁场移动方向进行不同的设置，不同的方向组合使搅拌器在液态钢水中产生两种不同的流场。根据其形状可形象地称为双蝶与三环两种流场形态，其形状见图2-3所示。

生产实践中，为保证电磁搅拌效果，常常在二冷区中后位置，采用多组上述组合；所处环境恶劣，运行及维修保养等均呈现很多问题；并且实际生产运用中，对钢水浇注过程及铸机各项参数要求很高，如不匹配，或搅拌力不足或搅拌力过大造成“白亮带”缺陷(负偏析)，均影响最终高牌号硅钢产品电磁性能及表面质量的控制。

现代高牌号电工钢冶炼生产中重点控制钢质洁净度指标，最大限度的降低硫、氮、钛等有害无害，避免形成第二相粒子影响后期有利组织织构组分生成；控制上往往采用全铁水冶炼、三次脱硫等多种精炼手段。产品硅含量提升，连铸需电磁冶金技术控制铸坯质量，控制由于硅含量增加所带来的异常发达的柱状晶组织，要求一定程度的等轴晶占比(等轴晶比例一说40％以上或50％以上)，避免成品表面瓦楞缺陷及桔皮缺陷产生，消除由此产生的叠装性恶化、磁各向异性增加。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法，在不改变企业高牌号电工钢整体生产流程的基础上，减轻钢质洁净度控制难度，通过连铸冷却工艺的改变及控制，仅采用一组电磁搅拌装置(减轻运行及维护保养工作量)，抑制铸坯柱状晶发展，促进夹杂等有害生成物上浮及在中心线偏聚，改善铸坯质量，避免过偏析的“白亮带”缺陷产生，为生产电磁性能优异表面质量良好的高牌号产品奠定技术基础。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法，适用于高牌号、硅+铝质量百分比含量大于1.7％、冶金凝固过程无相变的钢种，适应于除水平式铸机以外的所有铸机机型。包括：

1)硅+锰+铝质量百分含量控制范围：1.70～5.00％；单位wt％；

2)有害元素含量控制：硫含量要求≤0.0050％，氮含量要求≤0.0030％，铌、钒、钛易形成碳氮化物元素含量分别控制为≤0.0050％；单位wt％；

3)在连铸铸坯凝固二冷区间中部区域，采用两对辊式行波磁场搅拌器；两对搅拌器间距为3.5h～5.5h；电磁搅拌器电流频率控制范围为2～20Hz；电流强度150A～600A；

两对搅拌器按“三环式”控制电磁力及钢液流场；

4)在两对搅拌器距离的中间部位设置电磁感应装置；电磁感应加热温度控制T_S±30℃；

T_S为凝固温度，T_S取值范围：1500±20℃；

5)电磁搅拌器及电磁感应加热装置在接触铸坯表面外的部分均采用电磁屏蔽；

6)铸坯之后进行热轧、常化、冷轧、退火和绝缘涂层工序制成成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的工艺方式实施后，在整体凝固及电磁搅拌过程中，通过相对的“提温或保温”区域段控制，增加此部位“富集夹杂”(有害及残余元素)的热动力并促使其上浮；同时通过电磁力的搅动，破碎枝晶前端的“搭桥”，促进破碎结晶物生成并成为再结晶的晶核，达到打断柱状晶向中心线快速发展进程，促进等轴晶生成的目的；同时大的环流也造成过热度变化，进一步均匀固液两相区间的残余元素分布及细小等轴晶的生成；大环流区间“活性”加强，也避免了负偏析“白亮带”缺陷的产生；

2、本发明的电磁搅拌装置可替代传统多组搅拌器的布置，相对运行及维修保养方便快捷；电磁搅拌效果充分，与原有对钢水过热度、拉速、冷却速度等参数狭窄窗口相比，适应性更强，生产更灵活，作业效率得以提升；避免“白亮带”缺陷产生；铸坯内部细小等轴晶区比例提升，类柱状发展的原始{100}有利织构组分增加；最终产品表面质量及电磁性能优异。

附图说明

图1为本发明工艺的铸坯冷却段控制形式及液芯冶金长度控制方法图；

图2为双碟式磁场产生的钢水流动形式；

图3为三环式磁场产生的钢水流动形式。

图中：1-注流 2-弯月面 3-液相穴 4-水冷结晶器 5-凝固壳 6-喷水冷却 7-电磁搅拌 8-感应加热 9-辐射冷却。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法，适用于高牌号、硅+铝质量百分比含量大于1.7％、冶金凝固过程无相变的钢种，适应于除水平式铸机以外的所有铸机机型。包括：

1)硅+锰+铝质量百分含量控制范围：1.70～5.00％；单位wt％；

2)有害元素含量控制：硫含量要求≤0.0050％，氮含量要求≤0.0030％，铌、钒、钛易形成碳氮化物元素含量分别控制为≤0.0050％；单位wt％；

3)如图1所示，在连铸铸坯凝固二冷区间中部区域，采用两对辊式行波磁场搅拌器7；两对搅拌器7间距为3.5h～5.5h；电磁搅拌器7电流频率控制范围为2～20Hz；电流强度150A～600A；

如图3所示，两对搅拌器7按“三环式”控制电磁力及钢液流场；

4)如图1所示，在两对搅拌器7距离的中间部位设置电磁感应装置8；电磁感应加热温度控制T_S±30℃；

T_S为凝固温度，T_S取值范围：1500±20℃；

5)电磁搅拌器7及电磁感应加热装置8在接触铸坯表面外的部分均采用电磁屏蔽；

6)铸坯之后进行热轧加热、热轧、常化、冷轧、退火和绝缘涂层工序制成成品。

本发明的工艺方式实施后，在整体凝固及电磁搅拌过程中，通过相对的“提温或保温”区域段控制，增加此部位“富集夹杂”(有害及残余元素)的热动力并促使其上浮；同时通过电磁力的搅动，破碎枝晶前端的“搭桥”，促进破碎结晶物生成并成为再结晶的晶核，达到打断柱状晶向中心线快速发展进程，促进等轴晶生成的目的；同时大的环流也造成过热度变化，进一步均匀固液两相区间的残余元素分布及细小等轴晶的生成；大环流区间“活性”加强，也避免了负偏析“白亮带”缺陷的产生。

实施例1

主体合金质量百分比含量(硅+锰+铝)为3.52％，其中2.71％Si，0.47％Al，0.34％Mn；有害元素S：0.0040％，N：0.0025％，(Ni+V+Ti)：0.032％；

两对搅拌器间距为5.0h(铸坯厚度230mm)；搅拌器电流频率4.5Hz；电流强度520A；电磁感应加热温度1495℃。

实施例2

主体合金质量百分比含量(硅+锰+铝)为3.90％，其中3.05％Si，0.60％Al，0.25％Mn；有害元素S：0.0036％，N：0.0018％，(Ni+V+Ti)：0.042％；

两对搅拌器间距为3.6h(铸坯厚度200mm)；搅拌器电流频率4.0Hz；电流强度480A；电磁感应加热温度1505℃。

实施例3

主体合金质量百分比含量(硅+锰+铝)为4.10％，其中3.12％Si，0.76％Al，0.22％Mn；有害元素S：0.0036％，N：0.0018％，(Ni+V+Ti)：0.042％；

两对搅拌器间距为4.5h(铸坯厚度220mm)；搅拌器电流频率5.0Hz；电流强度500A；电磁感应加热温度1498℃。

表面质量及等轴晶比例：

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (1)

1.一种高牌号硅钢铸坯质量的控制方法，其特征在于，适用于高牌号、硅+铝质量百分比含量大于1.7％、冶金凝固过程无相变的钢种，包括：

1)硅+锰+铝质量百分含量控制范围：1.70～5.00％；单位wt％；

2)有害元素含量控制：硫含量要求≤0.0050％，氮含量要求≤0.0030％，铌、钒、钛易形成碳氮化物元素含量分别控制为≤0.0050％；单位wt％；

3)在连铸铸坯凝固二冷区间中部区域，采用两对辊式行波磁场搅拌器；两对搅拌器间距为3.5h～5.5h；电磁搅拌器电流频率控制范围为2～20Hz；电流强度150A～600A；

两对搅拌器按“三环式”控制电磁力及钢液流场；

4)在两对搅拌器距离的中间部位设置电磁感应装置；电磁感应加热温度控制T_S±30℃；

T_S为凝固温度，1470℃≤T_S≤1490℃；

5)电磁搅拌器及电磁感应加热装置在接触铸坯表面外的部分均采用电磁屏蔽；

6)铸坯之后进行热轧、常化、冷轧、退火和绝缘涂层工序制成成品。