專利名稱：一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法
技術領域：
本發明涉及一種無取向電工鋼的生產方法，尤其涉及一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法。
背景技術：
無取向電工鋼主要作為各種電機的鐵芯材料使用。鐵芯損耗和磁感應強度是評價無取向電工鋼磁性能的兩個關鍵指標，鐵芯損耗是指鐵芯在> 50Hz交變磁場下磁化時所消耗的無效電能，簡稱鐵損，也稱交變損耗，其單位為W/kg，包括磁滯損耗、渦流損耗和反常損耗三部分，這種由于磁通變化受到各種阻礙而消耗的無效電能，通過鐵芯發熱既損失掉電能，又引起電機和變壓器的溫升，電工鋼板鐵損低，既可節省大量電能，又可延長電機和變壓器工作運轉時間，并簡化冷卻裝置。磁感應強度是電機的鐵芯單位截面積上通過的磁力線數，也稱磁通密度，它代表材料的磁化能力，單位為T，磁感應強度高，鐵芯的激磁電流 降低，銅損和鐵損都下降，可節省電能，另外，磁感應強度高，還可提高設計的最大磁感應強度，縮小鐵芯截面積，使鐵芯體積減小、重量減輕，降低電機的總損耗和制造成本。為了降低電機運轉時的能量損耗、提高電機效率，必須改善無取向電工鋼板的磁性能，即提高磁感應強度，降低鐵芯損耗，提高無取向電工鋼磁感應強度的關鍵是獲得強烈的有益再結晶織構，如{001}〈010〉、{001}〈210〉、{001}〈110〉、{110}〈001〉等，降低無取向電工鋼鐵芯損耗的關鍵是獲得粗大而均勻的再結晶組織、強烈的有益再結晶織構并促進析出物粗大化。雙輥薄帶連鑄是一種利用兩個旋轉的結晶輥將液態金屬直接澆鑄成薄帶、可省去加熱工序并大幅簡化熱軋工序的短流程近終形成形技術，具有節能、環保、低成本等優勢。雙輥薄帶連鑄具有將鋼水快速凝固的特點，其高達102 104°C /s的冷卻速度使鑄帶的凝固組織、織構不同于常規連鑄厚板坯。經檢索發現，中國專利201010539203. X、201010539378. O公開了雙輥薄帶連鑄無取向硅鋼鑄帶凝固組織與織構的控制方法，但沒有說明后續軋制及退火工序的影響，雙輥薄帶連鑄工藝生產的無取向電工鋼鑄帶的晶粒異常粗大，塑性和板形都較差，直接冷軋困難；日本特開平6-31395的雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼的專利，公開了一種通過在結晶輥上施加壓力而提高鑄帶塑性和韌性的方法，該方法雖然使鑄帶的晶體缺陷減少、韌性提高，但由于剛凝固的鑄帶溫度都在1400°C以上，強度低，塑性差，提高鑄軋力會導致表面橫裂紋、板形惡化，影響后續軋制工序的進行；中國專利02112304. 7公開了一種利用雙輥薄帶連鑄制造高性能無取向電工鋼的方法，其要點是通過對鑄帶進行變形量為59Γ25%的在線熱軋以改善鑄帶的韌性和成品磁性能，但是，該方法僅指出了在線熱軋的作用，沒有將在線熱軋與連鑄、退火等工序相結合，沒有挖掘出薄帶連鑄全流程條件下(即凝固、熱軋、卷取、冷軋、退火過程)組織、織構控制的優勢和潛力，不利于成品板磁性能的提高，另外，由于熱軋變形量較小，故對鑄帶組織的細化效果不好，對鑄帶韌性的改善程度有限，在后續冷軋過程中仍會造成邊裂，影響冷軋工藝的順利進行，降低成材率。
發明內容
針對上述現有技術存在問題，本發明一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法，目的是通過改善鑄帶的塑性、板形及表面質量，有效提高無取向電工鋼薄板的磁性倉泛。實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行
(1)將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為3(T80°C，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為1.5 4. 0mm、寬度為10(T2000mm的鑄帶；
(2)鑄帶經在線熱軋機于90(Tll50°C熱軋，熱軋變形量為26 60%，然后于65(T780°C進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于ΚΚΚΓ ΙΟΟ 退火處理O. 5 5min，經涂層處理，得到雙輥薄 帶連鑄無取向電工鋼薄板，與現有的雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板相比，其鐵損Pl. 5/50至少降低O. 35 W/kg，磁感應強度B50提高O. OI O. 03T。與現有技術相比，本發明的特點是
本發明方法將熔池內鋼水的過熱度控制在3(T80°C，目的是使鑄帶在熱軋前形成粗大并具有強烈{001}〈0胃> 織構的凝固組織；
對鑄帶進行熱軋的目的是改善鑄帶的塑性并調整熱軋組織及織構，為后續的冷軋工序做好準備，熱軋開軋溫度過高或過低都將對組織及織構產生不利影響，熱軋變形量過小，對組織及織構不利，影響成品磁性能，并增加了后續的冷軋負荷；熱軋變形量過大，熱軋機負荷增加，板形控制難；
對鑄帶進行卷取的目的是使熱軋組織均勻化、析出物粗化。卷取溫度過低不利于組織均勻化和析出物粗化，卷取溫度過高，鑄帶表面氧化嚴重，不利于后續酸洗；
退火的目的是形成粗大、均勻的再結晶組織和有利的再結晶織構。退火溫度過低、退火時間過短都對組織和織構不利，影響產品磁性能；退火溫度過高、退火時間過長將加重退火爐負擔，增加生產成本。本發明的有益效果是
(1)本發明通過對無取向電工鋼鑄帶進行在線熱軋和卷取，實現了對鑄帶組織的均勻化和細晶化控制，改善了鑄帶的塑性、板形和表面質量，為后續冷軋工序提供了便利條件；
(2)本發明通過對鑄帶在線開軋溫度、熱軋變形量、卷取溫度及退火溫度的控制實現了對成品板再結晶組織和再結晶織構的有效調控，可以生產出具有粗大的再結晶組織和強烈{001}〈010〉、{110}〈001〉再結晶織構的無取向電工鋼薄板；
(3)本發明的生產工藝簡單，能使薄帶連鑄無取向電工鋼的鐵損Pl.5/50降低O. 35 W/kg以上，磁感應強度B50提高O. 0Γ0. 03Τ。
圖I本發明的制備雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼的工藝流程示意 其中1 :中間包；2 :溶池；3 :結晶棍；4 :鑄帶；5 :冷卻機組；6 :熱乳機組；7 :卷取機；8 :熱軋卷；9 :酸洗冷軋聯合機組；10 :退火涂層聯合機組
圖2本發明實施例I制備的無取向電工鋼成品板的顯微組織 圖3本發明實施例I制備的無取向電工鋼成品板的宏觀織構圖；圖4對比例制備的無取向電工鋼成品板的顯微組織 圖5對比例制備的無取向電工鋼成品板的宏觀織構圖。
具體實施例方式本發明的制備雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼的工藝過程如圖I所示，其工藝過程為中間包I內的鋼水流入熔池2后，鋼水與兩個旋轉的結晶輥3接觸并形成凝殼，鋼水完全凝固后形成鑄帶4，鑄帶4經冷卻機組5冷卻，再經熱軋機組6進行在線連續熱軋，然后由卷取機7卷取后得到熱軋卷8，熱軋卷8經酸洗冷軋聯合機組9完成酸洗和冷軋作業，最后，經退火涂層聯合機組10完成退火和涂層處理，得到高性能無取向電工鋼板。本發明實施例中采用的制備無取向電工鋼的鋼水成分(質量百分數)C < O. 004,Si 2. 70^3. 40, Mn O. 10 0·50，Ρ < O. 01，S < O. 004，N < O. 004，Al O. 2 O. 8，余量為 Fe 和雜質。·
實施例I
(1)將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為50°c，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為2. 0mm、寬度為250mm的鑄帶；
(2)鑄帶經在線熱軋機于1150°C熱軋，熱軋變形量為50%，再于700°C進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于1100°C退火處理2min，經涂層處理，得到O. 35mm厚的雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板產品，其平均鐵損Pl. 5/50=2. 70W/kg，磁感應強度B50 =1. 72T。本實施例制備的無取向電工鋼成品板的顯微組織見圖2，從圖2中可以看出本發明方法制備的無取向電工鋼成品板具有粗大而均勻的再結晶組織，平均晶粒尺寸為153. 3ym0本實施例制備的無取向電工鋼成品板的宏觀織構(Φ2=45° )見圖3，密度水平
2.0,2. 5,3. 0,3. 5,4. 0,5. 0,6. 0,7. 0，從圖3中可以看出本發明方法制備的無取向電工鋼成品板具有強烈的{001}〈010>、{110}〈001>再結晶織構。實施例2
(1)將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為30°C，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為I. 5mm、寬度為IOOmm的鑄帶；
(2)鑄帶經在線熱軋機于1000°C熱軋，熱軋變形量為26%，再于650°C進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于1000°C退火處理5min，經涂層處理，得到O. 35mm厚的雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板產品，其平均鐵損Pl. 5/50=2. 85W/kg，磁感應強度B50 =1. 73T。實施例3
(1)將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為80°C，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為4. 0mm、寬度為2000mm的鑄帶；
(2)鑄帶經在線熱軋機于900°C熱軋，熱軋變形量為60%，再于780°C進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于1050°C退火處理O. 5min,經涂層處理,得到O. 35mm厚的雙棍薄帶連鑄無取向電工鋼薄板產品，其平均鐵損Pl. 5/50=2. 80W/kg，磁感應強度B50 =1. 71T。對比例將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為50°C，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為2. Omm、寬度為250mm的鑄帶，鑄帶經冷卻機組冷卻后直接進入卷取機完成卷取作業，卷取溫度為700°C，卷曲后經酸洗后進行冷軋，得到O. 35mm厚的冷軋板，再將冷軋板在1100°C條件下退火2min，經涂層后得到無取向電工鋼板產品，成品板橫、縱向平均磁感應強度B50=1.70T，平均鐵損Pl. 5/50=3. 20W/kg。本對比例制備的無取向電工鋼成品板的顯微組織見圖4，從圖4中可以看出本對比例制備的無取向電工鋼成品板具有細小而不均勻的再結晶組織，平均晶粒尺寸僅為66. 7ym0本對比例制備的無取向電工鋼成品板的宏觀織構(Φ2=45° )見圖5，密度水平 2.0,2. 5,3. 0,3. 5,4. 0,5. 0,6. 0,7. O，從圖5中可以看出本對比例制備的無取向電工鋼成品板具有強烈的{111}〈112>再結晶織構，不存在{110}〈001>再結晶織構。
權利要求
1.一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法，其特征在于按照以下步驟進行 (1)將鋼水從中間包澆入由旋轉的結晶輥和側封板組成的空腔內，形成熔池，熔池內鋼水的過熱度為3(T80°C，鋼水與結晶輥接觸發生凝殼，從結晶輥導出厚度為1.5 4. Omm、寬度為10(T2000mm的鑄帶； (2)鑄帶經在線熱軋機于90(Tll50°C熱軋，熱軋變形量為26 60%，然后于65(T780°C進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于ΚΚΚΓ ΙΟΟ 退火處理O. 5 5min，經涂層處理，得到雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板，與現有的雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板相比，其鐵損Pl. 5/50至少降低O. 35 W/kg，磁感應強度B50提高O. OI O. 03T。
2.根據權利要求I所述的一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法，其特征在于所述的鋼水成分按質量百分數是=C < O. 004，Si 2. 70 3· 40，Mn O. 10 0· 50，P < 0.01,S < O. 004, N < O. 004, Al O. 2 O. 8，余量為 Fe 和雜質。
全文摘要
本發明涉及一種無取向電工鋼的生產方法，尤其涉及一種提高雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼磁性能的方法。本發明方法是首先制備鑄帶，鑄帶經在線熱軋機于900~1150℃熱軋，熱軋變形量為26~60%，然后于650~780℃進行卷取，然后經酸洗、冷軋，于1000~1100℃退火處理0.5~5min，經涂層處理，得到雙輥薄帶連鑄無取向電工鋼薄板，其鐵損P1.5/50至少降低0.35W/kg，磁感應強度B50提高0.01~0.03T。本發明方法實現了對鑄帶組織的均勻化和細晶化控制，改善了鑄帶的塑性、板形和表面質量，為后續冷軋工序提供了便利條件，使薄帶連鑄無取向電工鋼成品板的鐵損P1.5/50降低0.35W/kg以上，磁感應強度B50提高0.01~0.03T。
文檔編號B22D11/06GK102936644SQ20121049162
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者劉海濤, 劉振宇, 孫宇, 魯輝虎, 王國棟 申請人:東北大學