一種基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電工鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]取向硅鋼是一種重要的軟磁材料，主要用于生產(chǎn)變壓器鐵芯，是電力行業(yè)發(fā)展不可或缺的材料之一。取向硅鋼的磁性能指標(biāo)主要包括磁感應(yīng)強度(B)和鐵損(Pr)，鐵損直接關(guān)系到變壓器等輸變電產(chǎn)品服役時的鐵芯損耗，可以說，取向硅鋼產(chǎn)品發(fā)展的歷史就是鐵損不斷下降的歷史；目前，人們致力于獲得更低鐵損的取向硅鋼，以滿足快速發(fā)展的電子工業(yè)對磁性材料的需求，能夠使鐵芯體積減小，而且可以節(jié)省大量的電能。通過研究與實踐，人們認(rèn)識到，通過減薄板厚實現(xiàn)鐵損大幅度降低是行之有效的方法；但是，采用二次再結(jié)晶方法生產(chǎn)取向硅鋼時，成品的厚度存在一個極限，一般約為0.15mm左右，當(dāng)成品低于此厚度時，由于抑制劑在高溫退火過程中的分解和擴散加劇，導(dǎo)致抑制能力下降，成品的二次再結(jié)晶不完善，或者無法發(fā)生二次再結(jié)晶，導(dǎo)致磁性能和穩(wěn)定性都極差。
[0003]當(dāng)前，人們利用三次再結(jié)晶工藝獲得厚度< 0.15mm的取向硅鋼薄帶，其驅(qū)動力是各不同位向的晶粒自由表面能差，具體工藝為:在對工業(yè)生產(chǎn)的取向硅鋼成品酸洗后，冷乳至0.15mm及以下，再退火獲得取向娃鋼薄帶。上述生產(chǎn)工藝存在的缺陷為:冷乳時薄帶容易裂邊、斷帶，冷乳效率低。針對上述生產(chǎn)工藝的不足，專利CN 1562511A公開了一種新的取向硅鋼薄帶的制造方法，其具體方法為:以二次再結(jié)晶后的成品取向硅鋼板為原料，酸洗后采用異步冷乳，再經(jīng)退火獲得厚度為0.06-0.1mm的取向硅鋼薄帶。專利CN1562511A公開的方法與常規(guī)的取向硅鋼薄帶生產(chǎn)工藝相比，以異步冷乳代替了同步冷乳，改善了板形；但是，該專利和現(xiàn)行的工藝都是利用三次再結(jié)晶的方法獲得取向硅鋼薄帶，均以取向硅鋼的成品板為原料，而取向硅鋼的傳統(tǒng)生產(chǎn)流程存在產(chǎn)品缺陷多、成材率低、能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板及其制造方法，充分發(fā)揮雙輥薄帶連鑄技術(shù)在取向硅鋼組織、織構(gòu)及抑制劑調(diào)控上的優(yōu)勢和潛力，通過成分設(shè)計和流程控制，獲得極薄取向硅鋼產(chǎn)品，并具有短流程、易控制、低能耗的特點。
[0005]本發(fā)明的基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板的成分按質(zhì)量百分比為C0.002-0.08%，Si 2.8-3.4%，Mn 0.05-0.30%，S 0.015-0.04%，Als 0.005-0.05%，N0.003-0.010%，Ti 0.01-0.5%，Cu 0-0.6%，Sn 0-0.2%，0〈0.004%，Ρ〈0.01%，余量為 Fe。
[0006]上述的極薄取向硅鋼的磁感88為1.72-1.84Τ。
[0007]上述的極薄取向硅鋼的鐵損Pw4mS 6.6-8.2ff/kg,鐵損P 1(]/1_為19.1-27.4W/kg。
[0008]上述的極薄取向娃鋼的厚度在0.05-0.15mm。
[0009]本發(fā)明的基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板的制造方法包括以下步驟: 1、按設(shè)定成分冶煉鋼水，成分按質(zhì)量百分比為:c0.002-0.08%，Si 2.8-3.4%，Mn0.05-0.30%，S 0.015-0.04%，Als 0.005-0.05%，N 0.003-0.010%，Ti 0.01-0.5%，Cu0-0.6%，Sn 0-0.2%，0〈0.004%，Ρ〈0.01%，余量為 Fe ；
2、采用雙輥薄帶連鑄裝置，將鋼水經(jīng)中間包澆入由兩個結(jié)晶輥和兩塊側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，控制熔池上表面過熱度為10~70°C，熔池內(nèi)的鋼水隨著結(jié)晶輥的轉(zhuǎn)動凝固并以20~60m/min的速度導(dǎo)出，獲得鑄帶；
3、鑄帶經(jīng)冷卻機組以20~100°C/s的速度冷卻后進行熱乳，開乳溫度為900~1150°C，熱乳壓下率為15~50%，終乳溫度在850°C以上，熱乳后以20~100°C /s的速度冷卻至650°C以下并卷取，獲得熱乳卷；
4、將熱乳卷進行一段?；嘶鸹蚨纬；嘶?；一段?；ǖ臏囟葹?50~1150°C，時間為l~10min ;二段?；ǖ母邷囟螠囟葹?050~1150°C，時間為l~5min，低溫段的溫度為850~1050°C，時間為l~5min ;?；幚砗筮M行控制冷卻，冷卻速度為5~50°C /s，冷卻至常溫獲得常化板；
5、將?；逅嵯慈コ砻嫜趸F皮，然后進行一次冷乳，一次冷乳壓下率為40~70%;然后進行一次中間退火，溫度為800~1000°C，時間為3~10min，獲得一次中間退火板；
6、將一次中間退火板酸洗去除表面氧化鐵皮，然后進行二次冷乳，二次冷乳壓下率為40-70% ;然后進行二次中間退火，溫度為800~1000°C，時間為3~10min，獲得二次中間退火板；
7、將二次中間退火板酸洗去除表面氧化鐵皮，然后進行三次冷乳，三次冷乳壓下率為70?95% ；
8、將三次冷乳板材脫碳退火，溫度為800~900°C，時間為3~10min;
9、在脫碳退火后的板材表面涂覆退火隔離劑；
10、將涂覆退火隔離劑的板材加熱至800±10°C，然后以10~30°C/h的速度升溫至1200±10°C完成高溫退火，再在1200±10°C保溫至少20h，完成純凈化退火，最后經(jīng)開卷、平整拉伸退火和絕緣層涂覆，制成極薄取向硅鋼板。
[0010]上述的鑄帶的寬度為100~2000mmo
[0011]上述方法中，鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為100~250mm，熔池的高度為80?220mm。
[0012]上述方法中，一次中間退火和二次中間退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為50%，混合氣體的露點為20~45°C。
[0013]上述方法中，脫碳退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為50%，混合氣體的露點為20~45°C。
[0014]上述方法中，高溫退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為75%，純凈化退火時的氣氛為氫氣氣氛。
[0015]雙輥薄帶連鑄是一種用液態(tài)金屬直接生產(chǎn)薄帶材的技術(shù)，其具有亞快速凝固(102~104°C /s)的特性。在亞快速凝固條件下，可以在取向硅鋼鑄帶坯中固溶更多的抑制劑形成元素，有利于在后續(xù)的處理過程中獲得更多細(xì)小、彌散的抑制劑粒子，從而提高抑制力。此外，利用薄帶連鑄技術(shù)可以得到較之傳統(tǒng)工藝更薄的熱乳板。這些都將有利于制備極薄取向硅鋼板。
[0016]本發(fā)明的特點和有益效果是:
(1)利用雙輥薄帶連鑄技術(shù)、三步冷乳法及二次再結(jié)晶退火制備出極薄取向硅鋼板，大大簡化了現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝，制造方法簡單、有效，具有短流程、易控制、低能耗的特點；
(2)成分中添加的Ti元素可以在薄帶連鑄過程中與硫、氧等元素結(jié)合形成高熔點析出物，充當(dāng)異質(zhì)形核的核心，從而細(xì)化初始凝固組織，有利于后續(xù)的組織控制，并改善塑性和韌性，有利于冷乳；Ti元素還可以在熱乳及?；瘯r形成細(xì)小、彌散的TiS、TiMnS等析出物，可以與AlN和MnS —起抑制晶粒長大，提尚抑制力，有利于形成細(xì)小而均勾的初次晶粒，從而獲得極薄取向硅鋼板。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的基于雙輥薄帶連鑄的極薄取向硅鋼板的制造方法工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明實施例和對比例中的接觸弧長度為100~250mm，熔池的高度為80~220mm。
[0019]本發(fā)明實施例和對比例中采用的雙輥連鑄裝置的結(jié)晶輥直徑為500~1000mm。
[0020]本發(fā)明實施例和對比例中得到的鑄帶的寬度為100~2000mm。
[0021]本發(fā)明實施例和對比例中產(chǎn)品的磁性能數(shù)據(jù)是在MATS-2010M型磁性能測試儀上采用單片測試方法測試得到的。
[0022]本發(fā)明實施例中的退火隔離劑為氧化鎂。
[0023]本發(fā)明實施例中一次中間退火和二次中間退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為50%，混合氣體的露點為20~45°C。
[0024]本發(fā)明實施例中脫碳退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為50%，混合氣體的露點為20~45°C。
[0025]本發(fā)明實施例中高溫退火時的氣氛為氫氣和氮氣的混合氣氛，氫氣的體積百分比為75%，純凈化退火時的氣氛為氫氣氣氛。
[0026]實施例1
極薄取向硅鋼板的鋼水成分按照質(zhì)量百分比為C 0.06%，Si 3.1%，Mn 0.20%，S
0.025%，Als 0.02%，N 0.009%，Ti 0.07%，0〈0.004%，Ρ〈0.01%，余量為 Fe ;磁感 B8^ 1.80Τ，鐵損 Ρ10/400為 6.7ff/kg,鐵損 P 10"_為 22.5ff/kg,厚度 0.1mm ;
制造方法包括以下步驟:
按設(shè)定成分冶煉鋼水，成分同上；
采用雙輥薄帶連鑄裝置，將鋼水經(jīng)中間包澆入由兩個結(jié)晶輥和兩塊側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，控制熔池上表面過熱度為40°C，熔池內(nèi)的鋼水隨著結(jié)晶輥的轉(zhuǎn)動凝固并以40m/min的速度導(dǎo)出，獲得鑄帶；
鑄帶經(jīng)冷卻機組以20~100°C /s的速度冷卻后進行熱乳，開乳溫度為1000°C，熱乳壓下率為33.3%，終乳溫度在850°C以上，熱乳后以60°C /s的速度冷卻至650°C以下并卷取，獲得熱乳卷；
將熱乳卷進行一段常化退火，溫度為1000°C，時間為6min ； 將?；逅嵯慈コ砻嫜趸F皮，然后進行一次冷乳，一次冷乳壓下率為50% ;然后進行一次中間退火，溫度為900°C，時間為6min，獲得一次中間退火板；
將一次中間退火板酸洗去除表面氧化鐵皮，然后進行二次冷乳，二次冷乳壓下率為60% ;然后進行二次中間退火，溫度為900°C，時間為5min，獲得二次中間退火板；
將二次中間退火板酸洗去除表面氧化鐵皮，然后進行三次冷乳，三次冷乳壓下率為
85% ；
將三次冷乳板材脫碳退火，溫度為850°C，時間為6min ;
在脫碳退火后的板材表面涂覆退火隔離劑；
將涂覆退火隔離劑的板材加熱至800 ± 10°C，然后以20°C /h的速度升溫至1200 土 10°C完成高溫退火，再在1200± 10°C保溫20h，完成純凈化退火，最后經(jīng)開卷、平整拉伸退火和絕緣層涂覆，制成極薄取向娃鋼板；
采用不同成分的鋼板按上述方法進行對比實驗，鋼水成分按照質(zhì)量百分比為:0.04%C