一种增强薄带连铸无取向硅钢{100}再结晶织构的方法

摘要

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。

说明书

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％、P 0.005％、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％、P 0.005％、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％、P 0.008％、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％、P 0.008％、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％、P 0.005％、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。