一种基于双辊薄带连铸技术的无取向硅钢板的制造方法

摘要

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种基于双辊薄带连铸技术的无取向硅钢板的制造方法。冶炼硅含量为2.9~3.5wt%，温度为1610~1720℃的钢水，将其浇注在中间包内，钢水经中间包流入由两个以20~60m/min线速度旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出形成铸带，铸带经在线切边处理及卷取后得到铸带卷，铸带卷在空气中冷却至200~600℃后温轧，温轧变形量为5%~30%，温轧后的铸带卷经冷轧、退火和涂层制备出无取向硅钢板。本发明的制造工艺简单、紧凑，节能减耗，可以有效控制铸带的显微组织，改善铸带的塑性、板形及表面质量，有效提高无取向硅钢板的磁感应强度。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种基于双辊薄带连铸技术的无取向硅钢板的制造方法。

背景技术

无取向硅钢板主要作为各种电机的铁芯材料使用。为了降低电机运转时的能量损耗，必须进一步改善无取向硅钢板的磁性能，其中，磁感应强度是无取向硅钢板磁性能的关键指标之一。提高无取向硅钢板的磁感应强度，可使铁芯的激磁电流降低、铁损和铜损都下降，节省电能。当电机功率不变时，提高磁感应强度，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，并节省无取向硅钢板、导线、绝缘材料和结构材料用量，因而可降低电机的总损耗和制造成本，并且有利于大电机的制造、安装和运输。

提高无取向硅钢板磁感应强度的关键是获得满意的{001}<0vw>织构。现有无取向硅钢板的生产流程为：冶炼→连铸→加热→热轧→（常化处理）→酸洗→冷轧→（中间退火）→（临界变形量冷轧）→成品退火→涂绝缘层→剪切、包装，存在设备投资大、工艺复杂、能耗大、环境负荷大等问题。另外，利用现有生产流程制造无取向硅钢板时，在成品退火过程中，通常优先形成发达的{111}<uvw>织构，严重妨碍了{001}<0vw>织构的形成，使磁感应强度降低。现有生产流程制造的含硅量约3wt%的无取向硅钢板的磁感应强度B₅₀仅在1.66~1.68T之间，越来越难以满足高效铁芯材料的要求。

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、可省去高温加热和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的冷却速度远远大于常规连铸厚板坯的冷却速度。利用两个旋转的结晶辊可在一定程度上对钢水实现双面定向凝固，能获得具有发达柱状晶凝固组织和{001}<0vw>织构的无取向硅钢铸带，提高成品板的磁感应强度。

双辊薄带连铸法生产的无取向硅钢铸带的平均晶粒尺寸为100~500μm，远远大于常规流程的热轧板的晶粒尺寸。并且，铸带的晶体缺陷多，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硅钢的专利，公开了一种通过在结晶辊上施加约100Kg/mm²压力而提高铸带韧性的方法，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，提高铸轧力易于导致铸带表面产生横裂纹，影响后续轧制工艺的进行。中国专利02112304.7公开了一种双辊连铸后对铸带进行在线连续热轧的无取向硅钢的生产方法，该方法虽然可以改善铸带的韧性和成品板的磁性能，但由于铸带通常存在飞边、边部增厚、边部裂纹等缺陷，对铸带进行在线连续热轧难度很大，热轧板的板形、厚度、表面质量不易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双辊薄带连铸技术的无取向硅钢板的制造方法，控制铸带的显微组织，改善铸带的塑性、板形及表面质量，同时有效提高无取向硅钢板的磁感应强度。

实现本发明目的的技术方案是：

将冶炼好的钢水的温度控制在1610~1720℃之间，将其浇注在中间包内，钢水经中间包流入两个旋转的直径为500~1000mm的结晶辊和侧封板组成的空腔内，形成熔池，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100~2000mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至200~600℃后进行温轧，再进行冷轧、退火及涂层处理得到无取向硅钢板产品。

所述的两个结晶辊旋转的线速度为20~60m/min。

所述的温轧过程的变形量为5%~30%。

所述的退火处理的退火温度为1000~1150℃，退火时间为0.5~3min。

所述的钢水的成分为：C（0.002~0.01）wt%，Si（2.9~3.5）wt%，Mn（0.1~0.3）wt%， Al（0.2~1.0）wt%，S <0.005wt%，P <0.02wt%，N<0.005wt%，余量为Fe元素和不可避免的杂质。

所述的涂层处理工艺为常规工艺。

将钢水浇注在中间包内时需控制钢水的温度，钢水的温度过高，易于导致漏钢事故；钢水的温度过低，易于造成轧卡事故。

连铸过程中，结晶辊的转速过快或过慢都会对连铸过程的稳定性造成影响。

铸带卷在空气中必须冷却至200~600℃后进行温轧，如果温度过低，铸带的塑性较差，在轧制过程中易于发生裂纹。如果温度过高，铸带表面氧化严重，加重了后续的工序的负荷。对铸带进行温轧的目的是改善铸带的塑性、板形及表面质量，为后续的冷轧工序做好准备。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过对空冷至设定温度后的铸带卷直接进行温轧处理，省去了常规的铸带卷再加热工序和热轧工序，细化了铸带组织，改善了铸带的塑性、板形及表面质量，为冷轧提供了便利条件；

    （2）本发明通过对钢水的浇注温度、结晶辊转速的调控实现了对铸带显微组织的有效控制，获得了具有发达柱状晶凝固组织和{001}<0vw>织构的无取向硅钢铸带，从而有效提高无取向硅钢板的磁感应强度；

（3）本发明的制造工艺简单、紧凑，节能降耗。

附图说明

图1 本发明的制备无取向硅钢铸带的工艺流程示意图，其中：

1：中频真空感应炉；2:中间包；3：结晶辊；4：熔池；5：铸带；6：气雾冷却装置；

7：圆盘剪；8：卷取机；9：铸带卷；10：温轧机；11：冷轧机；12：退火涂层机组；

图2 本发明实施例1制备的无取向硅钢铸带的纵截面的显微组织图；

图3 本发明实施例1制备的无取向硅钢成品板的显微组织图；

图4 本发明实施例1制备的无取向硅钢成品板的宏观织构图（φ₂=45°）。

具体实施方式

本发明的基于双辊薄带连铸技术制备无取向硅钢板的工艺过程如图1所示。其工艺过程为：中频真空感应炉1内的钢水达到设定温度后浇入中间包2内，中间包2内的钢水再流入由两个旋转的结晶辊3和侧封板组成的空腔内形成熔池4，熔池4内的钢水与结晶辊3接触并形成凝壳，随着金属热量不断地被结晶辊3导出，钢水继续凝固，形成铸带5，铸带5经气雾冷却装置6冷却后，经圆盘剪7切边，由卷取机8卷取后得到铸带卷9，铸带卷在空气中冷却至设定温度后经温轧机10温轧，再经冷轧机11冷轧，最后经退火涂层机组12完成退火和涂层处理得到无取向硅钢板。

实施例1

利用中频真空感应炉冶炼成分为：C 0.0037wt%，Si 3.23wt%，Mn 0.22wt%，P 0.006wt%，S 0.0028wt%，N 0.0033wt%，Al 0.71wt%，余量为Fe和杂质的钢水，控制钢水温度为1650℃，将其浇注入中间包，钢水经中间包流入两个以线速度40m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，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，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至400℃后进行温轧，温轧变形量为10%，经酸洗后，再对温轧后的铸带卷进行冷轧，得到0.50mm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硅钢板产品。

本实施例制备的无取向硅钢铸带的纵截面的显微组织见图2，从图2中可以看出本发明方法制备的无取向钢铸带具有发达的柱状晶组织；本实施例制备的无取向硅钢成品板的显微组织见图3，从图3中可以看出本发明方法制备的无取向硅钢成品板为完全再结晶组织；本实施例制备的无取向硅钢成品板的宏观织构（φ₂=45°）见图4，从图4中可以看出本发明方法制备的无取向硅钢成品板有较强的{001}<100>立方织构。本发明制备的无取向硅钢成品板的横、纵向平均磁感应强度B₅₀=1.71T，较常规方法制备的无取向硅钢板的磁感应强度高0.03~0.05T。

实施例2

利用中频真空感应炉冶炼成分为：C 0.002wt%，Si 3.5wt%，Mn 0.3wt%，P 0.009wt%，S 0.0048wt%，N 0.0029wt%，Al 0.2wt%，余量为Fe和杂质的钢水，控制钢水温度为1610℃，将其浇注入中间包，钢水经中间包流入两个以线速度60m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为1.0mm，宽度为100mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至600℃后进行温轧，温轧变形量为30%，经酸洗后，再对温轧后的铸带卷进行冷轧，得到0.50mm厚的冷轧板，再将冷轧板在1000℃条件下退火3min，经涂层后得到无取向硅钢板产品。本发明制备的无取向硅钢成品板的横、纵向平均磁感应强度B₅₀=1.71T，较常规方法制备的无取向硅钢板的磁感应强度高0.03~0.05T。

实施例3

利用中频真空感应炉冶炼成分为：C 0.01wt%，Si 2.9wt%，Mn 0.1wt%，P 0.018wt%，S 0.0035wt%，N 0.0044wt%，Al 1.0wt%，余量为Fe和杂质的钢水，控制钢水温度为1720℃，将其浇注入中间包，钢水经中间包流入两个以线速度20m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，钢水与结晶辊接触发生凝壳，从结晶辊导出厚度为5.0mm，宽度为2000mm的铸带，铸带经切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至200℃后进行温轧，温轧变形量为5%，经酸洗后，再对温轧后的铸带卷进行冷轧，得到0.50mm厚的冷轧板，再将冷轧板在1150℃条件下退火0.5min，经涂层后得到无取向硅钢板产品。本发明制备的无取向硅钢成品板的横、纵向平均磁感应强度B₅₀=1.71T，较常规方法制备的无取向硅钢板的磁感应强度高0.03~0.05T。