CN114058966A - 基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，包括：将原料放入到熔炼炉内熔炼钢水，将熔炼成的钢水注入到喷嘴包，对喷嘴包注入氩气，当喷嘴包内的压力达到预设值时，将喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的辊面上并铸成薄带钢；通过副结晶辊对薄带钢进行平整、冷却、自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却；将冷却后的薄带钢进行卷取，涂布隔离层以及进行退火，对退火后的薄带钢进行清洗、涂布绝缘层以及烘干，从而得到高硅无取向电工薄带钢。利用本发明，能够解决目前制备无取向电工钢薄带存在生产工艺复杂、轧制难度大以及成本高等问题。

Description

基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法
技术领域
本发明涉及无取向硅钢技术领域，更为具体地，涉及一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法。
背景技术
无取向电工钢具有磁各向同性，广泛应用于制造旋转电机铁芯；由于能源短缺和环境污染等问题日益突出，电机的能效标准不断提升，要求无取向电工钢朝着低损耗、高磁感、薄规格方向发展。因为电机的工作频率越来越高，在高频状态下无取向电工钢的铁损主要以涡流损耗为主，而涡流损耗与工作频率和钢板厚度的平方成正比，所以减薄厚度是降低铁芯损耗的一种重要手段，因此，研究如何开发无取向电工钢薄带(0.35mm及以下)或极薄带(0.20mm及以下)，具有十分重大的现实意义和经济价值。
现有无取向电工钢薄带的生产方法，主要是通过一次或二轧制实现的。该工艺流程的缺点为：生产工艺复杂、轧制难度大、成本非常高；特别是当硅含量达到3.5％以上时，不能直接冷轧；另外，因初始铸坯厚度为230～250mm，制备0.20mm及以下厚度薄带时加工硬化十分严重，会导致原始织构严重恶化，难以获得较好的性能的产品。
其中，中国专利CN104046758A公开一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法。通过快速凝固方法制备高硅钢薄带，通过冷轧方法降低其厚度，并改善表面质量，提高其高频磁性能。采用本专利的制备方法可以得到厚度为0.02mm的薄带，但是该方法仍需要冷轧，难以批量生产。
中国专利CN104451372B公开一种高磁感高硅无取向硅钢板及其制备方法，采用改专利生产热轧板厚度大于1.0mm，需要采用铸轧、热轧和温轧相结合的制造工艺，工艺流程长、成本高、生产难度大。
中国专利CN102041367B公开一种薄带连铸冷轧无取向电工钢薄板的制造方法，采用本专利的制备方法可以获得高磁感低铁损的冷轧无取向硅钢薄板，但是该方法不适合硅含量大于3.5％的钢种，成品的高频铁损偏高。
为解决上述问题，本发明提供一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，以解决目前制备无取向电工钢薄带存在生产工艺复杂、轧制难度大以及成本高等问题。
本发明提供一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，包括：
将原料放入到熔炼炉内熔炼钢水，其中，所述原料的成分按照质量百分比为：≤0.005％的C，2.95～6.75％的Si，0.25～0.35％的Mn，≤0.025％的P，≤0.003％的S，≤0.7％的Cu，≤0.01％的Al，≤0.003％的N，其中，当Si≥3.5％时，Cu质量百分比为Si质量百分比的十分之一，余量为Fe元素和不可避免的杂质；
将熔炼成的钢水注入到喷嘴包，对所述喷嘴包注入氩气，当所述喷嘴包内的压力达到预设值时，将所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的辊面上并铸成薄带钢；
通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整，并通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却；
通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却；
将冷却后的薄带钢进行卷取，其中，卷取温度小于400℃；
对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火；
对退火后的薄带钢进行清洗、涂布绝缘层以及烘干，从而得到高硅无取向电工薄带钢。
此外，优选的方案是，在将原料放入到熔炼炉内冶炼钢水的过程中，
采用采用工业纯铁或硅钢废料为原料，所述熔炼炉的钢水冶炼温度为1380～1690℃。
此外，优选的方案是，在将冶炼成的钢水注入到喷嘴包的过程中，
对所述喷嘴包进行预热，当所述喷嘴包内的预热温度达到1000～1450℃时，将冶炼成的钢水注入到喷嘴包内。
此外，优选的方案是，在对所述喷嘴包注入氩气之前，
采用CO火焰加热方式对所述喷嘴包的喷嘴进行预热，其中，所述喷嘴的预热温度大于1000℃；
在开始浇铸时，所述喷嘴包内的钢水的过热度为5～35℃，其中，当所述钢水的硅含量≤4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚＞0.25mm时，所述钢水的过热度不大于35℃，当所述钢水的硅含量＞4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚≤0.25mm时，所述钢水过热度不大于25℃；同时，
向三辊连铸机的熔潭到主结晶辊、副结晶辊的辊缝之间喷吹氩气，其中，氩气压力为0.3～5.5MPa。
此外，优选的方案是，在对所述喷嘴包注入氩气的过程中，
当所述喷嘴包内的氮气压力为0.3～5.5MPa时打开喷嘴包的喷嘴，所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的水冷铜辊辊面上并铸成薄带钢，其中，
所述薄带钢的厚度为0.025～1.5mm，所述三辊连铸机的主结晶辊的线速度为22～1350m/min。
此外，优选的方案是，在通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整的过程中，
在所述薄带钢进入所述副结晶辊前，所述薄带钢的温度为1050～1350℃；
当所述薄带钢进入所述副结晶辊时，所述副结晶辊对所述薄带钢进行平整，其中，所述副结晶辊的转速为所述主结晶辊的转速的100～105％。
此外，优选的方案是，在通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却的过程中，
向所述副结晶辊与所述剥离辊之间的压带区通入氮气，通过所述氮气对所述薄带钢冷却，其中，所述氮气压力为0.3～3.5MPa。
此外，优选的方案是，在通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却的过程中，
在所述薄带钢进入所述剥离辊前，所述薄带钢的进口温度为300～600℃；
当所述薄带钢进入所述剥离辊时，所述剥离辊对所述薄带钢进行自动剥离，其中，所剥离辊的转速为所述主结晶辊的转速的95～100％；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊时，在所述剥离辊出口处对所述薄带钢喷吹氮气，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa，所述薄带钢的出口温度为200～400℃；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊后，通过助卷皮带将所述薄带钢输送到卷取机，并且通过压带冷却装置面对所述薄带钢的表面喷吹氮气，对所述薄带钢进一步冷却，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa。
此外，优选的方案是，在对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火的过程中，
在氮气保护下，对卷取后的薄带钢进行预热，预热温度为100～280℃，并保温5～20min，然后对所述薄带钢进行平整或温轧，其中，控制压下率为0.3～75％，所述薄带钢的厚度为0.025～0.35mm；
对所述薄带钢进行平整后，在N2或N2+H2保护下对所述薄带钢的表面涂布所述隔离层，并对所述隔离层进行烘干，其中，烘干温度为200～400℃，烘干时间为15～150s；
对涂布有所述隔离层的薄带钢进行退火，其中，所述退火温度为730～1160℃，退火时间为60～36000s。
此外，优选的方案是，采用单片磁导计测量所述高硅无取向电工薄带钢的磁性能。
从上面的技术方案可知，本发明提供的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，通过采用三辊连铸机铸成薄带钢、并对薄带钢进行平整、冷却、自动剥离、自动卷取，以获得磁性能优良的无取向电工薄带钢，从而解决目前制备无取向电工钢薄带存在生产工艺复杂、轧制难度大以及成本高等问题。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为本发明实施例的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法流程示意图；
图2-1、图2-2为本发明实施例的三辊连铸机的原理示意图。
其中，1、平台；2、熔炼炉控制柜；3、熔炼炉；4、保温包控制柜；5、保温包；6、喷嘴包；7、三辊连铸机；8、压带冷却装置；9、卷取机；10、助卷皮带。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的目前制备无取向电工钢薄带存在生产工艺复杂、轧制难度大以及成本高等问题，本发明提出了一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，图1示出了根据本发明实施例的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法流程。
如图1所示，本发明提供的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，包括：
S110：将原料放入到熔炼炉内熔炼钢水，其中，所述原料的成分按照质量百分比为：≤0.005％的C，2.95～6.75％的Si，0.25～0.35％的Mn，≤0.025％的P，≤0.003％的S，≤0.7％的Cu，≤0.01％的Al，≤0.003％的N，其中，当Si≥3.5％时，Cu质量百分比为Si质量百分比的十分之一，余量为Fe元素和不可避免的杂质；
S120：将熔炼成的钢水注入到喷嘴包，对所述喷嘴包注入氩气，当所述喷嘴包内的压力达到预设值时，将所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的辊面上并铸成薄带钢；
S130：通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整，并通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却；
S140：通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却；
S150：将冷却后的薄带钢进行卷取，其中，卷取温度小于400℃；
S160：对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火；
S170：对退火后的薄带钢进行清洗、涂布绝缘层以及烘干，从而得到高硅无取向电工薄带钢。
在本发明的实施例中，基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法包括上述熔炼、浇注、铸带、气体压带、自动剥离、压带冷却装置、冷却卷取、涂布隔离层、退火、涂布绝缘层的步骤，从而得到高硅无取向电工薄带钢。
步骤S110为原材料熔炼，在将原料放入到熔炼炉内冶炼钢水的过程中，采用工业纯铁或硅钢废料为原料，所述熔炼炉的钢水冶炼温度为1380～1690℃，其中熔炼炉采用真空炉或者中频炉。
在本发明的实施例中，C、S、N都是属于影响钢的磁性能的元素，本发明均进行了规定C：≤0.005％，S：≤0.003％，N：≤0.003％。
其中，Si是降低铁损最有效的元素，主要是针对本发明的产品磁性能要求和生产方法的特殊性，当Si<2.95％时，成品铁损难以降低；当Si>6.75％时，生产难度大，都提高磁感没有帮助，因此Si在原料的成分质量百分比为2.95～6.75％。
其中，Mn是无取向电工钢中必要元素，主要是用来生成MnS、起到固硫的作用，当Mn<0.1％时，对铸带成形不利；当Mn>0.3％时，生产成本增加，因此Mn在原料的成分质量百分比为0.1～0.3％。
其中，P容易在晶界偏聚产生脆性，对加工不利，是高硅钢中的有害元素；若限制过严，则冶炼难度增加，所以P在原料的成分质量百分比为≤0.025％。
其中，Cu：≤0.7％，而且仅当Si≥3.5％时，需要添加Cu，且Cu％＝Si％/10。因为铜能扩大γ相区，从而有利于提高钢中的硅含量。同时，在1000℃开始就析出大量细小的Cu2S，这非常有利于提高高硅钢的塑性以及改善加工性能。
其中，Al是一种强脱氧元素，容易被氧化，对降低氧含量有利，由于容易生成Al2O3，与其它钢渣一起浮在钢水上面；因为喷嘴孔径小，有杂质容易堵，对连续喷带不利，因此Al在原料的成分质量百分比为≤0.01％。
在步骤S120中，包括浇注和铸带的步骤，浇注：在将冶炼成的钢水注入到喷嘴包的过程中，对所述喷嘴包进行预热，当所述喷嘴包内的预热温度达到1000～1450℃时，将冶炼成的钢水注入到喷嘴包内。
其中，铸带：在对所述喷嘴包注入氩气之前，采用CO火焰加热方式对所述喷嘴包的喷嘴进行预热，其中，所述喷嘴的预热温度大于1000℃；
在开始浇铸时，所述喷嘴包内的钢水的过热度为5～35℃，其中，当所述钢水的硅含量≤4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚＞0.25mm时，所述钢水的过热度不大于35℃，当所述钢水的硅含量＞4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚≤0.25mm时，所述钢水过热度不大于25℃；同时，
向三辊连铸机的熔潭到主结晶辊、副结晶辊的辊缝之间喷吹氩气，其中，氩气压力为0.3～5.5MPa。
需要说明的是，之所以要求控制开始浇铸时的钢水过热度为5～35℃，是因为过热度过高，钢水凝固速度过快，不利于铸带形成{001}有利织构；而过热度太低，将导致钢水温降大，造成喷嘴堵塞。之所以要求采用CO火焰加热方式对喷嘴进行预热，温度达到1000℃以上，主要是为了避免钢水在喷嘴处遇急冷堵住出口，影响钢带连铸顺行。
其中，在对所述喷嘴包注入氩气的过程中，当所述喷嘴包内的氮气压力为0.3～5.5MPa(或喷嘴将钢水液面高度达到300～700mm以上)时打开喷嘴包的喷嘴，所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的水冷铜辊辊面上并铸成薄带钢，其中，所述薄带钢的厚度为0.025～1.5mm，所述三辊连铸机的主结晶辊的线速度为22～1350m/min。
需要说明的是，之所以要求控制向喷嘴包内注入氩气的压力达到0.3～5.5MPa，主要是因为较大的压力对喷薄带不利，而较低的压力则难以持续喷注。之所以要求控制主结晶辊的线速度为22～13500m/min，主要是因为主结晶辊的线速度影响钢水的凝固速度和钢带厚度，过高的速度会导致钢带产生裂纹，而过低的速度将使钢带加厚，不能形成所要求的薄带。
步骤S130为气体压带，当薄带钢进入副结晶辊时，调整副结晶辊对薄带钢的压力、对薄带钢进行热平整；调节副结晶辊的转速为主结晶辊转速的100～105％，控制钢带进入副结晶辊前的温度为1050～1350℃；随后在副结晶器辊和剥离辊之间的压带区通氮气冷却，控制氮气压力为0.3～3.5MPa。
也就是说，在通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整的过程中，在所述薄带钢进入所述副结晶辊前，所述薄带钢的温度为1050～1350℃；当所述薄带钢进入所述副结晶辊时，所述副结晶辊对所述薄带钢进行平整，其中，所述副结晶辊的转速为所述主结晶辊的转速的100～105％。
在通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却的过程中，向所述副结晶辊与所述剥离辊之间的压带区通入氮气，通过所述氮气对所述薄带钢冷却，其中，所述氮气压力为0.3～3.5MPa。
需要说明的是，之所以要求控制钢带进入副结晶辊前的温度为1050～1350℃，主要是因为钢带温度低于1050℃时，要求副结晶辊对钢带施加更大的压力，才能改善钢带的表面质量；而钢带温度高于1350℃，对后续降温不利，导致能耗增加。之所以要求控制压带区氮气压力为0.2～3.5MPa，主要是因为压力太小，不利于降低温度、也不能起到压带的作用；而压力过高则能耗增加。
步骤S140为自动剥离步骤和压带冷却装置进行冷却的步骤，在通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却的过程中，
在所述薄带钢进入所述剥离辊前，所述薄带钢的进口温度为300～600℃；
当所述薄带钢进入所述剥离辊时，所述剥离辊对所述薄带钢进行自动剥离，其中，所剥离辊的转速为所述主结晶辊的转速的95～100％；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊时，在所述剥离辊出口处对所述薄带钢喷吹氮气，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa，所述薄带钢的出口温度为200～400℃；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊后，通过助卷皮带将所述薄带钢输送到卷取机，并且通过压带冷却装置面对所述薄带钢的表面喷吹氮气，对所述薄带钢进一步冷却，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa。
需要说明的是，之所以要求控制钢带进入剥离辊前的温度为300～600℃，主要是因为温度过高，后续降温成本高；而温度太低，则不利于钢带自动剥离。之所以要求控制钢带出口温度为200～400℃，主要是因为温度过高，后续降温成本高，而温度太低，则不利于钢带自动剥离。
步骤S150为冷却卷取步骤，在将冷却后的薄带钢进行卷取，其中，卷取温度小于400℃；具体地，薄带钢经水冷区和氮气吹扫，沿水平辊道进入卷取机自动卷取，要求卷取温度控制在400℃以下。之所以要求控制卷取温度控制在400℃以下，主要是因为钢带温度高表面会氧化，导致处理成本增加。
步骤S160为涂布隔离以及退火，在对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火的过程中，在氮气保护下，对卷取后的薄带钢进行预热，预热温度为100～280℃，并保温5～20min，然后对所述薄带钢进行平整或温轧，其中，控制压下率为0.3～75％，所述薄带钢的厚度为0.025～0.35mm；
对所述薄带钢进行平整后，在N2或N2+H2保护下对所述薄带钢的表面涂布所述隔离层，并对所述隔离层进行烘干，其中，烘干温度为200～400℃，烘干时间为15～150s；
对涂布有所述隔离层的薄带钢进行退火，其中，所述退火温度为730～1160℃，退火时间为60～36000s。
需要说明的是，之所以要求薄带在氮气保护下进行预热100～280℃并保温5～20min，主要是因为硅含量高，不预热会导致平整或温轧断带，而温度过高或过低都会影响加工性能。之所以要求控制平整或温轧的压下率为0.3～75％，主要是因为压下率太高，不利于保留铸带的{001}织构，而压下率太低则难以达到形变效果，影响最终性能。之所以要求控制成品退火的温度为730～1160℃、时间为60～36000s，主要根据不同规格、不同成分以及需求不同。
在本发明的实施例中，采用单片磁导计测量所述高硅无取向电工薄带钢的磁性能。经检测，对于成品厚度为0.025～0.35mm的薄带钢，磁感B5000＝1.55～1.71T，铁损P10/400＝4.9～16.8W/kg，Rm＝485～568MPa，A＝0.8～25％。
本发明提过的三辊连铸机的工作原理如下：
钢水以工业纯铁(或硅钢废料)为主要原料，首先，按不同钢种要求的目标成分添加不同种类的合金在真空炉(或中频炉)内进行熔炼，要求控制钢水的熔炼温度≥1400℃，向喷嘴包注入钢水的温度≥1385℃，其目的是保证钢水连铸顺行。
开浇前采用CO火焰加热方式对喷嘴进行预热到1000℃以上，避免钢水在喷嘴处因急冷而堵住出口；在熔潭到主、副结晶辊的辊缝之间，喷吹氩气，压力0.3～5.5MPa，接着将喷嘴包内注入氩气，当压力达到0.3～5.5MPa时打开喷嘴，或喷嘴将钢水液面高度达到300～700mm以上时打开喷嘴，将合金钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的水冷铜辊辊面上铸成薄带，带钢厚度为0.025～1.5mm；同时控制主结晶辊的线速度为22～1350m/min；其中，带材厚度通过调节喷嘴到主结晶辊辊面的距离来确定，钢带厚度需要通过控制钢水温度、喷带压力、秒流钢量、主结晶辊的转速和副结晶辊对钢带的压力等因素来综合平衡获得；在嘴射区内通入氩气保护，防止钢带氧化。
通过调整副结晶辊和主结晶辊之间辊缝，实现钢带的双面冷却效果和厚度均匀性；钢带从副结晶辊下方出来以后进入压带区，因受重力作用可能从主结晶辊上分离，因此需调整副结晶辊对钢带的压力，一方面加强对钢带进行平整、保证钢带厚度的均匀性，另一方面使钢带贴紧在主结晶辊的铜辊辊套上、保证冷却效果；同时还要对钢带表面施加垂直方向的压力，主要是通过沿主结晶辊辊面等距离设置的一组氮气喷嘴的喷射压力，使整个压带区成为气体高压区。
在钢带从剥离辊与主结晶辊之间的辊缝出来以后，经过氮气吹扫温度进一步下降；另外，因为剥离辊的辊径(Φ300mm)小于主结晶辊的辊径(Φ900mm)，剥离辊的转速小于主结晶辊的转速，增大钢带与剥离辊之间的摩擦力，使钢带带头自然朝剥离辊方向弯曲，这样使得带头从主结晶辊的铜辊辊套上分离开来；最后在剥离辊出口沿着钢带甩出方向的辊道上通过组合式超快冷系统进入自动卷取机完成钢带卷取，全程采取防氧化的气体保护措施。
在图2-1和图2-2所示的实施例中，在平台1上设置有熔炼炉3和熔炼炉控制柜2，操作人员在平台1上通过操作熔炼炉控制柜2控制熔炼炉3，熔炼炉3熔炼的钢水进入到保温包5，通过保温包控制柜4控制保温包5，保温包5中的钢水进入到喷嘴包6，钢水从喷嘴包6中喷射到三辊铸带机7上，三辊铸带机7将钢水铸成薄带钢，生成的薄带钢进入到压带冷却装置8中进行压带冷却，之后通过卷取机9在助卷皮带10上将带钢卷取成品。
在本发明的实施例中，通过带剥离辊的三辊连铸机制备0.35mm厚度及以下厚度的薄带钢，薄带钢经过快速凝固后获得的组织特征，直接热处理或经温轧、平整以后进行热处理，得到组织均匀、有利织构更多的成品。
根据上述生产薄带钢的方法，本发明根据如下3个表格的实施例作进一步的说明。
表1本发明实施例1～10及对比例1～3的成分取值列表(wt％)
实施例/对比例 C Si Mn P S Al Cu N
实施例1 0.0036 2.95 0.25 0.016 0.0022 0.0036 0.015 0.0016
实施例2 0.0045 3.11 0.28 0.018 0.0026 0.0045 0.014 0.0015
实施例3 0.0037 3.24 0.26 0.017 0.0021 0.0038 0.013 0.0018
实施例4 0.0023 3.51 0.29 0.014 0.0019 0.0049 0.35 0.0019
实施例5 0.0041 3.68 0.27 0.024 0.0023 0.0035 0.37 0.0015
实施例6 0.0023 4.35 0.35 0.015 0.0018 0.0028 0.44 0.0018
实施例7 0.0014 5.54 0.32 0.017 0.0016 0.0045 0.55 0.0025
实施例8 0.0048 6.49 0.28 0.016 0.0030 0.0039 0.65 0.0019
实施例9 0.0024 6.47 0.22 0.022 0.0021 0.0043 0.65 0.0013
实施例10 0.0045 6.75 0.24 0.014 0.0026 0.0038 0.68 0.0018
对比例1 0.0036 3.01 0.35 0.016 0.0014 0.0042 0.30 0.0022
对比例2 0.0042 5.36 0.23 0.018 0.0024 0.0048 0.013 0.0018
对比例3 0.0027 6.53 0.25 0.011 0.0022 0.0037 0.016 0.0017
在表1中，当Si≥3.5％时，Cu％＝Si％/10，如实施例4～10；当2.95％≤Si<3.5％时，实施例1～3不加铜；为了与实施例1比较实施效果，在对比例1中加0.3％铜；为了与实施例7比较实施效果，在对比例2中不加铜；为了与实施例9比较实施效果，在对比例3中不加铜。
表2本发明实施例1～10及对比例1～3的主要工艺参数列表(一)
Figure BDA0003295239930000111
Figure BDA0003295239930000121
注：1)T液＝1537-(88[C]+8[Si]+5[Mn]+30[P]+25[S]+5[Cu]+4[Ni]+2[Mo]+2[V]+1.5[Cr])续表2本发明实施例1～10及对比例1～3的主要工艺参数列表(二)
Figure BDA0003295239930000122
Figure BDA0003295239930000131
注：①无温轧或平整；②平整(压下率≤15％)；③温轧(压下率>15％)
表3本发明实施例1～10及对比例1～3性能检测情况列表
Figure BDA0003295239930000132
注：公称密度＝7.865-0.065(Si+Al×1.7)
从表3可以看出，对于成品厚度为0.025～0.35mm的实施例，磁感B5000＝1.55～1.71T，铁损P10/400＝4.9～16.8W/kg，Rm＝485～568MPa，A＝0.8～25％。
从表1和表3对照可以看出，实施例4-10和对比例1中都添加适量的Cu有利于增加成品的延伸率，可以改善材料的加工性。
从表3可以看出，对于3.0％Si的实施例1和对比例1，添加Cu导致铁损增加，磁感降低，说明在该成分中加Cu不能改善磁性能。
从表3可以看出，对于Si≥3.5％的实施例4～10和对比例2～3，添加Cu导致铁损降低，磁感提高，说明在该成分范围加Cu可以改善磁性能。
通过上述实施方式可以看出，本发明提供的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，采用本发明提供的制备方法，铸成的薄带钢可以不经过轧制，直接铸带成形，缩短生成工艺流程短，能够降低生产成本、能耗及废气排放；采用本发明提供的制备方法，铸成的薄带钢因钢水凝固速度快、厚度薄，后续温轧或平整的变形小，铸带中的{001}织构可在成品退火中保留下来，能够提高磁性能。此外，在本发明的薄带钢生产过程中采用气氛保护，表面无氧化，不用经过酸洗可直接轧制。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，包括：
将原料放入到熔炼炉内熔炼钢水，其中，所述原料的成分按照质量百分比为：≤0.005％的C，2.95～6.75％的Si，0.25～0.35％的Mn，≤0.025％的P，≤0.003％的S，≤0.7％的Cu，≤0.01％的Al，≤0.003％的N，其中，当Si≥3.5％时，Cu质量百分比为Si质量百分比的十分之一，余量为Fe元素和不可避免的杂质；
将熔炼成的钢水注入到喷嘴包，对所述喷嘴包注入氩气，当所述喷嘴包内的压力达到预设值时，将所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的辊面上并铸成薄带钢；
通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整，并通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却；
通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却；
将冷却后的薄带钢进行卷取，其中，卷取温度小于400℃；
对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火；
对退火后的薄带钢进行清洗、涂布绝缘层以及烘干，从而得到高硅无取向电工薄带钢。
2.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在将原料放入到熔炼炉内冶炼钢水的过程中，
采用工业纯铁或硅钢废料为原料，所述熔炼炉的钢水冶炼温度为1380～1690℃。
3.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在将冶炼成的钢水注入到喷嘴包的过程中，
对所述喷嘴包进行预热，当所述喷嘴包内的预热温度达到1000～1450℃时，将冶炼成的钢水注入到喷嘴包内。
4.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在对所述喷嘴包注入氩气之前，
采用CO火焰加热方式对所述喷嘴包的喷嘴进行预热，其中，所述喷嘴的预热温度大于1000℃；
在开始浇铸时，所述喷嘴包内的钢水的过热度为5～35℃，其中，当所述钢水的硅含量≤4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚＞0.25mm时，所述钢水的过热度不大于35℃，当所述钢水的硅含量＞4.0wt％或所述钢水生产的目标带厚≤0.25mm时，所述钢水过热度不大于25℃；同时，
向三辊连铸机的熔潭到主结晶辊、副结晶辊的辊缝之间喷吹氩气，其中，氩气压力为0.3～5.5MPa。
5.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在对所述喷嘴包注入氩气的过程中，
当所述喷嘴包内的氮气压力为0.3～5.5MPa时打开喷嘴包的喷嘴，所述喷嘴包内的钢水喷射到三辊连铸机的主结晶辊的水冷铜辊辊面上并铸成薄带钢，其中，
所述薄带钢的厚度为0.025～1.5mm，所述三辊连铸机的主结晶辊的线速度为22～1350m/min。
6.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在通过所述三辊连铸机的副结晶辊对所述薄带钢进行平整的过程中，
在所述薄带钢进入所述副结晶辊前，所述薄带钢的温度为1050～1350℃；
当所述薄带钢进入所述副结晶辊时，所述副结晶辊对所述薄带钢进行平整，其中，所述副结晶辊的转速为所述主结晶辊的转速的100～105％。
7.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在通过所述副结晶辊与剥离辊之间的压带区对平整后的所述薄带钢进行冷却的过程中，
向所述副结晶辊与所述剥离辊之间的压带区通入氮气，通过所述氮气对所述薄带钢冷却，其中，所述氮气压力为0.3～3.5MPa。
8.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在通过所述三辊连铸机的剥离辊对冷却后的薄带钢进行自动剥离，以及通过压带冷却装置对剥离出的薄带钢进行冷却的过程中，
在所述薄带钢进入所述剥离辊前，所述薄带钢的进口温度为300～600℃；
当所述薄带钢进入所述剥离辊时，所述剥离辊对所述薄带钢进行自动剥离，其中，所剥离辊的转速为所述主结晶辊的转速的95～100％；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊时，在所述剥离辊出口处对所述薄带钢喷吹氮气，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa，所述薄带钢的出口温度为200～400℃；
当所述薄带钢脱离所述剥离辊后，通过助卷皮带将所述薄带钢输送到卷取机，并且通过压带冷却装置面对所述薄带钢的表面喷吹氮气，对所述薄带钢进一步冷却，其中，氮气压力为0.2～3.0MPa。
9.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，在对卷取后的薄带钢平整后涂布隔离层以及进行退火的过程中，
在氮气保护下，对卷取后的薄带钢进行预热，预热温度为100～280℃，并保温5～20min，然后对所述薄带钢进行平整或温轧，其中，控制压下率为0.3～75％，所述薄带钢的厚度为0.025～0.35mm；
对所述薄带钢进行平整后，在N2或N2+H2保护下对所述薄带钢的表面涂布所述隔离层，并对所述隔离层进行烘干，其中，烘干温度为200～400℃，烘干时间为15～150s；
对涂布有所述隔离层的薄带钢进行退火，其中，所述退火温度为730～1160℃，退火时间为60～36000s。
10.如权利要求1所述的基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法，其特征在于，采用单片磁导计测量所述高硅无取向电工薄带钢的磁性能。
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