本发明属于薄带连铸,涉及无取向硅钢的生产技术,更具体地涉及一种基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法。
背景技术:
1、硅钢是电力、电子和军事工业中不可或缺的节能金属软磁材料,薄规格无取向硅钢主要用于电机、微电机的铁芯材料,一直是我国市场紧缺的一种材料。无取向硅钢的薄规格产品以其低铁损高磁感的特性,使用在中高频电机的定子和转子铁芯上。
2、随着全球能源紧张和气候变暖,节能和环保要求电机通过提高频率降低损耗,要求铁芯材料具有高性能。因此,制备薄规格高磁感和低铁损的高性能无取向硅钢是是电机高效化的关键核心。传统采用常规流程工艺生产薄规格高性能无取向硅钢的技术潜力已经基本挖掘殆尽,而薄带连铸工艺因其特殊工艺特点制备高性能无取向硅钢的优势逐渐凸显。
3、薄带连铸工艺,是一种直接浇铸出形状、尺寸及质量尽可能接近最终产品的近终成型技术。它的关键工艺特点为:液态钢水通过布流系统注入旋转方向相反的两个铸辊形成的熔池中,直接生产出厚度小于3mm的铸带,再经一道次热轧生产出厚度小于2mm的热轧薄带钢。
4、薄带连铸工艺制备无取向硅钢的优势在于,由液态钢水直接凝固成形目标厚度薄带,可不需经过连铸、加热、热轧和常化等生产工序,液态金属在结晶凝固的同时承受着压力加工和塑性变形,短时间内从液态金属凝固到固态薄带,大大细化了硅钢凝固组织。
5、但是,在后续经过冷轧退火后,最终成品难以得到粗大的晶粒,对降低铁损值不利。
6、目前,现有的工业化薄带连铸技术生产高性能硅钢均未涉及粗化热卷组织的研究和报道。
技术实现思路
1、因此,本发明的目的是提供一种提升薄带连铸工艺无取向硅钢磁性能的制备方法,通过对热轧钢卷进行保温,消除薄带连铸快速凝固形成的原子团簇以及细小析出物对最终成品磁性能的影响,改善了退火板的晶粒尺寸并提升了磁性能。
2、本发明为具体采用如下技术方案:
3、根据本发明的第一方面,提出了一种基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,所述方法包括以下步骤:
4、1)钢水冶炼:
5、采用转炉或电炉炼钢获得无取向硅钢的钢水,
6、所述钢水按重量百分比计包括如下成分:
7、c:≤0.004wt%;
8、si:1.5~3.5wt%;
9、mn:0.3~2.2wt%;
10、s:≤0.0025wt%;
11、p:≤0.03wt%;
12、al:≤1.00wt%;
13、ti:≤0.002wt%;
14、n:≤0.002wt%,
15、2)薄带连铸:
16、无取向硅钢的钢水经过一对相向旋转的结晶辊的结合点,生产出厚度范围为1.0~2.8mm连续的铸带;
17、3)热轧和卷取:
18、铸带经过1道次热轧轧制成厚度小于2.0mm的热轧薄带钢,并在400℃以上卷取成热轧薄带卷;
19、4)保温析出:
20、热轧薄带卷自卷取机卸下后,随即在氮气的保护气氛下进行保温处理,保温温度控制为600~1050℃,保温时间控制为2h~50h,使得热轧薄带卷的内部形成尺寸在100nm以上的析出物;
21、5)冷轧:
22、热轧薄带卷经过酸洗除去表面氧化皮,并经过不少于4道次的冷轧轧制成厚度不大于0.5mm的冷轧薄带钢;
23、6)退火:
24、将得到的冷轧薄带钢在850~1150℃的温度范围下进行高温退火,得到同时具备高磁感以及低铁损的无取向硅钢,所述无取向硅钢的晶粒尺寸控制为100~300μm。
25、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤2)中,经过薄带连铸工艺浇铸的铸带厚度为1.8~2.6mm。
26、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤3)中,铸带进入热轧机前采用氮气保护,并且铸带进入热轧机前的温度控制为1100℃以上以防止表面氧化。
27、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤3)中,铸带经过1道次热轧轧制成厚度小于1.9mm的热轧薄带。
28、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤3)中,热轧薄带的卷取温度在500℃以上。
29、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤4)中,热轧薄带卷的保温析出的保温温度为700~1050℃,保温时间2h~30h。
30、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤4)中,热轧薄带卷在保温析出后的内部析出物的尺寸在150nm以上。
31、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤5)中,热轧薄带卷经过酸洗以及不少于4道次的冷轧轧制成厚度不大于0.35mm的冷轧薄带钢。
32、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤6)中,冷轧薄带钢的退火温度控制为900~1150℃。
33、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤6)中,退火后的无取向硅钢的晶粒尺寸控制为120~280μm。
34、根据本发明的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,优选地,在步骤6)中,退火后的无取向硅钢的晶粒尺寸控制为125~260μm。
35、根据本发明的第二方面,提出了一种无取向硅钢,所述无取向硅钢使用具有前述特征的方法生产。
36、根据本发明的无取向硅钢,优选地,所述无取向硅钢的铁损p1.5/50不高于2.6w/kg。
37、根据本发明的无取向硅钢,优选地,所述无取向硅钢的铁损p1.5/50不高于2.5w/kg。
38、根据本发明的无取向硅钢,优选地,所述无取向硅钢的磁感b5000不低于1.72t。
39、根据本发明的无取向硅钢,优选地,所述无取向硅钢的磁感b5000不低于1.76t。
40、有益技术效果
41、与现有技术相比,本发明的技术构思及相应的技术方案至少能够获得如下的有益技术效果:
42、本发明的方法充分考虑基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的工艺特点,首次对热轧后带钢的内部第二相进行控制,获得高磁感以及低铁损的高性能无取向硅钢。
43、本发明的方法通过薄带连铸工艺,浇铸出厚度薄的铸带并经过仅1道次的小压下量热轧工序,以及小压下量的冷轧压下工序,避免不利于磁感的轧制织构的产生,获得相对于传统工艺(热连轧)无取向硅钢更高的磁感。
44、本发明的方法,基于薄带连铸工艺的特点,钢水接触具有内部冷却功能的结晶辊直接浇铸成薄铸带,钢水在小于0.2s的时间内凝固,钢水中的mn、s、al、n等元素在快速凝固条件下,不能形成析出物并长大,而以原子团簇或尺寸小于100nm的析出物形式存在,将影响后续冷轧退火过程中的晶粒长大。
45、本发明的方法通过将热轧卷立即放入保温坑进行保温,热轧卷内的原子团簇将积聚并长大,同时细小析出物长大,形成尺寸超过150nm的粗大析出物,大幅度降低了对退火板晶粒尺寸长大的影响,获得了粗大的最终退火板晶粒尺寸,大幅度降低了薄带连铸无取向硅钢的铁损。
46、同时,本发明的方法由于采用热卷热装进入保温坑保温,相对传统常化路线,降低了热量损失,从而大幅降低了生产成本。
1.一种基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
3.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
4.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
5.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
6.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
7.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
8.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
9.如权利要求1所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
10.如权利要求1~9中的任意一项所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
11.如权利要求10所述的基于薄带连铸工艺生产无取向硅钢的方法,其特征在于:
12.一种无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢使用如权利要求1~11中的任意一项所述的方法生产。
13.如权利要求12所述的无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的铁损p1.5/50不高于2.6w/kg。
14.如权利要求12所述的无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的铁损p1.5/50不高于2.5w/kg。
15.如权利要求12~14中的任意一项所述的无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的磁感b5000不低于1.72t。
16.如权利要求15所述的无取向硅钢,其特征在于,所述无取向硅钢的磁感b5000不低于1.76t。