一种提高双辊薄带连铸无取向电工钢磁性能的方法

摘要

本发明涉及一种无取向电工钢的生产方法，尤其涉及一种提高双辊薄带连铸无取向电工钢磁性能的方法。本发明方法是首先制备铸带，铸带经在线热轧机于900~1150℃热轧，热轧变形量为26~60%，然后于650~780℃进行卷取，然后经酸洗、冷轧，于1000~1100℃退火处理0.5~5min，经涂层处理，得到双辊薄带连铸无取向电工钢薄板，其铁损P1.5/50至少降低0.35W/kg，磁感应强度B50提高0.01~0.03T。本发明方法实现了对铸带组织的均匀化和细晶化控制，改善了铸带的塑性、板形和表面质量，为后续冷轧工序提供了便利条件，使薄带连铸无取向电工钢成品板的铁损P1.5/50降低0.35W/kg以上，磁感应强度B50提高0.01~0.03T。

说明书

技术领域

    本发明涉及一种无取向电工钢的生产方法，尤其涉及一种提高双辊薄带连铸无取向电工钢磁性能的方法。

背景技术

无取向电工钢主要作为各种电机的铁芯材料使用。铁芯损耗和磁感应强度是评价无取向电工钢磁性能的两个关键指标，铁芯损耗是指铁芯在≥50Hz交变磁场下磁化时所消耗的无效电能，简称铁损，也称交变损耗，其单位为W/kg，包括磁滞损耗、涡流损耗和反常损耗三部分，这种由于磁通变化受到各种阻碍而消耗的无效电能，通过铁芯发热既损失掉电能，又引起电机和变压器的温升，电工钢板铁损低，既可节省大量电能，又可延长电机和变压器工作运转时间，并简化冷却装置。磁感应强度是电机的铁芯单位截面积上通过的磁力线数，也称磁通密度，它代表材料的磁化能力，单位为T，磁感应强度高，铁芯的激磁电流降低，铜损和铁损都下降，可节省电能，另外，磁感应强度高，还可提高设计的最大磁感应强度，缩小铁芯截面积，使铁芯体积减小、重量减轻，降低电机的总损耗和制造成本。为了降低电机运转时的能量损耗、提高电机效率，必须改善无取向电工钢板的磁性能，即提高磁感应强度，降低铁芯损耗，提高无取向电工钢磁感应强度的关键是获得强烈的有益再结晶织构，如{001}<010>、{001}<210>、{001}<110>、{110}<001>等，降低无取向电工钢铁芯损耗的关键是获得粗大而均匀的再结晶组织、强烈的有益再结晶织构并促进析出物粗大化。

双辊薄带连铸是一种利用两个旋转的结晶辊将液态金属直接浇铸成薄带、可省去加热工序并大幅简化热轧工序的短流程近终形成形技术，具有节能、环保、低成本等优势。双辊薄带连铸具有将钢水快速凝固的特点，其高达10²~10⁴℃/s的冷却速度使铸带的凝固组织、织构不同于常规连铸厚板坯。经检索发现，中国专利201010539203.X、201010539378.0公开了双辊薄带连铸无取向硅钢铸带凝固组织与织构的控制方法，但没有说明后续轧制及退火工序的影响，双辊薄带连铸工艺生产的无取向电工钢铸带的晶粒异常粗大，塑性和板形都较差，直接冷轧困难；日本特开平6-31395的双辊薄带连铸无取向电工钢的专利，公开了一种通过在结晶辊上施加压力而提高铸带塑性和韧性的方法，该方法虽然使铸带的晶体缺陷减少、韧性提高，但由于刚凝固的铸带温度都在1400℃以上，强度低，塑性差，提高铸轧力会导致表面横裂纹、板形恶化，影响后续轧制工序的进行；中国专利02112304.7公开了一种利用双辊薄带连铸制造高性能无取向电工钢的方法，其要点是通过对铸带进行变形量为5%~25%的在线热轧以改善铸带的韧性和成品磁性能，但是，该方法仅指出了在线热轧的作用，没有将在线热轧与连铸、退火等工序相结合，没有挖掘出薄带连铸全流程条件下（即凝固、热轧、卷取、冷轧、退火过程）组织、织构控制的优势和潜力，不利于成品板磁性能的提高，另外，由于热轧变形量较小，故对铸带组织的细化效果不好，对铸带韧性的改善程度有限，在后续冷轧过程中仍会造成边裂，影响冷轧工艺的顺利进行，降低成材率。

发明内容

针对上述现有技术存在问题，本发明一种提高双辊薄带连铸无取向电工钢磁性能的方法，目的是通过改善铸带的塑性、板形及表面质量，有效提高无取向电工钢薄板的磁性能。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）将钢水从中间包浇入由旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，熔池内钢水的过热度为30~80℃，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为1.5~4.0mm、宽度为100~2000mm的铸带；

（2）铸带经在线热轧机于900~1150℃热轧，热轧变形量为26~60%，然后于650~780℃进行卷取，然后经酸洗、冷轧，于1000~1100℃退火处理0.5~5min，经涂层处理，得到双辊薄带连铸无取向电工钢薄板，与现有的双辊薄带连铸无取向电工钢薄板相比，其铁损P1.5/50至少降低0.35 W/kg，磁感应强度B50提高0.01~0.03T。

与现有技术相比，本发明的特点是：

本发明方法将熔池内钢水的过热度控制在30~80℃，目的是使铸带在热轧前形成粗大并具有强烈{001}<0vw>织构的凝固组织；

对铸带进行热轧的目的是改善铸带的塑性并调整热轧组织及织构，为后续的冷轧工序做好准备，热轧开轧温度过高或过低都将对组织及织构产生不利影响，热轧变形量过小，对组织及织构不利，影响成品磁性能，并增加了后续的冷轧负荷；热轧变形量过大，热轧机负荷增加，板形控制难；

对铸带进行卷取的目的是使热轧组织均匀化、析出物粗化。卷取温度过低不利于组织均匀化和析出物粗化，卷取温度过高，铸带表面氧化严重，不利于后续酸洗；

退火的目的是形成粗大、均匀的再结晶组织和有利的再结晶织构。退火温度过低、退火时间过短都对组织和织构不利，影响产品磁性能；退火温度过高、退火时间过长将加重退火炉负担，增加生产成本。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过对无取向电工钢铸带进行在线热轧和卷取，实现了对铸带组织的均匀化和细晶化控制，改善了铸带的塑性、板形和表面质量，为后续冷轧工序提供了便利条件；

（2）本发明通过对铸带在线开轧温度、热轧变形量、卷取温度及退火温度的控制实现了对成品板再结晶组织和再结晶织构的有效调控，可以生产出具有粗大的再结晶组织和强烈{001}<010>、{110}<001>再结晶织构的无取向电工钢薄板；

（3）本发明的生产工艺简单，能使薄带连铸无取向电工钢的铁损P1.5/50降低0.35 W/kg以上，磁感应强度B50提高0.01~0.03T。

附图说明

图1 本发明的制备双辊薄带连铸无取向电工钢的工艺流程示意图；

其中：1：中间包；2：熔池；3：结晶辊；4：铸带；5：冷却机组；6：热轧机组；7：卷取机；8：热轧卷；9：酸洗冷轧联合机组；10：退火涂层联合机组

图2 本发明实施例1制备的无取向电工钢成品板的显微组织图；

图3 本发明实施例1制备的无取向电工钢成品板的宏观织构图；

图4 对比例制备的无取向电工钢成品板的显微组织图；

图5 对比例制备的无取向电工钢成品板的宏观织构图。

具体实施方式

本发明的制备双辊薄带连铸无取向电工钢的工艺过程如图1所示，其工艺过程为：中间包1内的钢水流入熔池2后，钢水与两个旋转的结晶辊3接触并形成凝壳，钢水完全凝固后形成铸带4，铸带4经冷却机组5冷却，再经热轧机组6进行在线连续热轧，然后由卷取机7卷取后得到热轧卷8，热轧卷8经酸洗冷轧联合机组9完成酸洗和冷轧作业，最后，经退火涂层联合机组10完成退火和涂层处理，得到高性能无取向电工钢板。

本发明实施例中采用的制备无取向电工钢的钢水成分（质量百分数）：C﹤0.004，Si 2.70~3.40，Mn 0.10~0.50，P﹤0.01，S﹤0.004，N﹤0.004，Al 0.2~0.8，余量为Fe和杂质。

实施例1

（1）将钢水从中间包浇入由旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，熔池内钢水的过热度为50℃，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为2.0mm、宽度为250mm的铸带；

（2）铸带经在线热轧机于1150℃热轧，热轧变形量为50%，再于700℃进行卷取，然后经酸洗、冷轧，于1100℃退火处理2min，经涂层处理，得到0.35mm厚的双辊薄带连铸无取向电工钢薄板产品，其平均铁损P1.5/50=2.70W/kg，磁感应强度B50 =1.72T。

本实施例制备的无取向电工钢成品板的显微组织见图2，从图2中可以看出本发明方法制备的无取向电工钢成品板具有粗大而均匀的再结晶组织，平均晶粒尺寸为153.3μm。本实施例制备的无取向电工钢成品板的宏观织构（φ₂=45°）见图3，密度水平：2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0，6.0，7.0，从图3中可以看出本发明方法制备的无取向电工钢成品板具有强烈的{001}<010>、{110}<001>再结晶织构。

实施例2

（1）将钢水从中间包浇入由旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，熔池内钢水的过热度为30℃，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为1.5mm、宽度为100mm的铸带；

（2）铸带经在线热轧机于1000℃热轧，热轧变形量为26%，再于650℃进行卷取，然后经酸洗、冷轧，于1000℃退火处理5min，经涂层处理，得到0.35mm厚的双辊薄带连铸无取向电工钢薄板产品，其平均铁损P1.5/50=2.85W/kg，磁感应强度B50 =1.73T。

实施例3

（1）将钢水从中间包浇入由旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，熔池内钢水的过热度为80℃，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为4.0mm、宽度为2000mm的铸带；

（2）铸带经在线热轧机于900℃热轧，热轧变形量为60%，再于780℃进行卷取，然后经酸洗、冷轧，于1050℃退火处理0.5min，经涂层处理，得到0.35mm厚的双辊薄带连铸无取向电工钢薄板产品，其平均铁损P1.5/50=2.80W/kg，磁感应强度B50 =1.71T。

对比例

将钢水从中间包浇入由旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，熔池内钢水的过热度为50℃，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为2.0mm、宽度为250mm的铸带，铸带经冷却机组冷却后直接进入卷取机完成卷取作业，卷取温度为700℃，卷曲后经酸洗后进行冷轧，得到0.35mm厚的冷轧板，再将冷轧板在1100℃条件下退火2min，经涂层后得到无取向电工钢板产品，成品板横、纵向平均磁感应强度B50=1.70T，平均铁损P1.5/50=3.20W/kg。

本对比例制备的无取向电工钢成品板的显微组织见图4，从图4中可以看出本对比例制备的无取向电工钢成品板具有细小而不均匀的再结晶组织，平均晶粒尺寸仅为66.7μm。本对比例制备的无取向电工钢成品板的宏观织构（φ₂=45°）见图5，密度水平：2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0，6.0，7.0，从图5中可以看出本对比例制备的无取向电工钢成品板具有强烈的{111}<112>再结晶织构，不存在{110}<001>再结晶织构。