專利名稱：一種雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶 金連鑄技術(shù)領(lǐng)域，涉及無取向硅鋼制備技術(shù)，具體涉及一種雙輥薄 帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法。
背景技術(shù)：
無取向硅鋼主要作為各種電機(jī)的鐵芯材料使用。為了降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的能量損 耗，必須進(jìn)一步改善無取向硅鋼的磁性能。鐵單晶的易磁化方向為<001>方向，所以，無取 向硅鋼片最終的晶體織構(gòu)狀態(tài)對磁性能的影響非常大。在小型、中型電機(jī)中，無取向硅鋼 片被沖制成環(huán)形鐵芯使用。因此，無取向硅鋼片應(yīng)具有較低的環(huán)向鐵損和較高的環(huán)向磁感 應(yīng)強(qiáng)度。而<001> //ND織構(gòu)可賦予無取向硅鋼片最優(yōu)越的環(huán)向磁性能?，F(xiàn)有無取向硅鋼 的生產(chǎn)流程為冶煉一連鑄一加熱一熱軋一(?；幚?一酸洗一冷軋一(中間退火)一(臨 界變形量冷軋)一成品退火一涂絕緣層一剪切、包裝。但是，利用現(xiàn)有的一步或兩步冷軋法 生產(chǎn)無取向硅鋼片時，在退火過程中，通常優(yōu)先形成發(fā)達(dá)的<111> Il ND織構(gòu)，嚴(yán)重抑制了 <001> Il ND織構(gòu)的形成。文獻(xiàn)[汾ed/fes. Int., 2005，76爾入·茆廠似]報道利用定向凝固技術(shù)獲得的 柱狀晶凝固組織有助于最終的無取向硅鋼片形成{001}<0VW>織構(gòu)，可顯著降低鐵損、提高 磁感應(yīng)強(qiáng)度。但是，由于定向凝固技術(shù)的自身條件限制，其無法生產(chǎn)大面積、薄規(guī)格、柱狀晶 組織的薄板坯，所以，不能有效地應(yīng)用于無取向硅鋼的生產(chǎn)。雙輥薄帶連鑄是一種利用兩個旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥將液態(tài)金屬直接澆鑄成薄帶、可省去 加熱和熱軋工序的短流程近終形成形技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)勢。雙輥薄帶連鑄 具有將鋼水快速凝固的特點，其高達(dá)10，104°c /s的冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)連鑄厚板坯的 冷卻速度。借助其較快的冷卻速率，無取向硅鋼薄帶坯有望獲得較之常規(guī)連鑄坯更加均質(zhì)、 細(xì)小的初始凝固組織，有望從根本上消除瓦楞缺陷。并且，利用兩個旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥可在一 定程度上對鋼水實現(xiàn)雙面定向凝固(凝固方向與傳熱方向相反，即結(jié)晶輥輥面的外法線方 向)，有望獲得具有發(fā)達(dá)柱狀晶凝固組織的無取向硅鋼薄帶坯。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前無取向硅鋼生產(chǎn)技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種雙輥薄帶連鑄制備無 取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法，制備具有發(fā)達(dá)柱狀晶組織并且柱狀晶的體積含量大于90% 的無取向硅鋼薄帶坯。本發(fā)明的雙輥薄帶連鑄無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的制備方法為
利用中頻真空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為c 0.002、. 01%; Si 0. 5^6. 5% ；Mn 0. θΓ . 0% ；Al 0. θΓ . 0% ；S 0. ΟΟΓΟ. 006% ；P 0. 00Γ0. 02% ；N 0. 002、. 006% ；0 0. 002、. 005% ；其余為Fe。鋼水經(jīng)中間包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥 和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，通過對熔池的上表面鋼水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥 輥面的接觸弧長度及熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間三個工藝參數(shù)的控制，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo)出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯。工藝參數(shù)的控制如下 熔池的上表面鋼水過熱度為45 85°C ； 熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為ll(T240mm ； 熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. Γ0. 7s。工藝參數(shù)的控制說明如下
(1)熔池的上表面鋼水過熱度
熔池的上表面鋼水過熱度通過調(diào)節(jié)中頻真空感應(yīng)爐的出鋼溫度控制，以使熔池的上表 面鋼水過熱度為45 85°C。出鋼溫度和熔池的上表面鋼水過熱度的關(guān)系式為
(其中，ΔΤ為過熱度，T為出鋼溫度，Tr為鋼水出爐后流至熔池過程中的溫降， Ts為凝固開始溫度，單位均為。C )
(2)熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度
結(jié)晶輥的直徑為50(Tl000mm，熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度可通過調(diào)整熔池 的高度進(jìn)行控制，使得熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為ll(T240mm。澆注時熔池高度與接觸弧長度的數(shù)據(jù)關(guān)系為
(其中，H為熔池高度，r為結(jié)晶輥半徑，L為接觸弧長度，單位均為m)
(3)熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間可通過調(diào)節(jié)結(jié)晶輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使得熔池內(nèi) 鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. Γ0. 7s。結(jié)晶輥的轉(zhuǎn)速和鋼水與結(jié)晶輥輥面接觸時間的數(shù)據(jù)關(guān)系為
(其中，t為接觸時間，單位為S，L為接觸弧長度，單位為m，V為結(jié)晶輥轉(zhuǎn)速m/s) 本發(fā)明制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的厚度為廣5mm，寬度為10(T2000mm。本發(fā)明通過對熔池的上表面鋼水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度 及接觸時間的有效控制，使固相前沿的鋼水的溫度梯度增大，為柱狀晶的形成創(chuàng)造了有利 條件，抑制了等軸晶的形成，可以獲得具有發(fā)達(dá)柱狀晶組織，并且，柱狀晶的體積含量大于 90%的無取向硅鋼薄帶坯。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單、穩(wěn)定，可有效地用于雙輥薄帶連鑄無取 向硅鋼柱狀晶薄帶坯的生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明的雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的設(shè)備示意圖； 圖2本發(fā)明實施例1制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯縱截面的金相組織圖3為實施例1制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯宏觀織構(gòu)的ODF圖，(恒Φ2=0°，5°， 10°，......90° )。圖中1中頻真空感應(yīng)爐，2中間包，3結(jié)晶輥，4熔池，5薄帶坯。
具體實施例方式實施例1
雙輥薄帶連鑄無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的制備方法為
利用中頻真空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C 0.01%； Si3. 5% ；Mn 0. 5% ；Al 0. 5% ；S 0. 003% ；P 0. 01% ；N 0. 004% ；O 0. 003% ；其余為 Fe。鋼水經(jīng)中間 包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組 的空腔內(nèi)形成熔池，通過對熔池的上表面鋼 水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度及熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間 三個工藝參數(shù)的控制，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo)出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯。工藝參 數(shù)的控制如下
熔池的上表面鋼水過熱度為60°C ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為175mm ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. 55s。制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的厚度為3mm，寬度為1000mm。無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯縱截面的金相組織見圖2，宏觀織構(gòu)的ODF圖見圖3。從圖2中可以看出，本發(fā)明的無取向硅鋼薄帶坯具有發(fā)達(dá)的柱狀晶組織，柱狀晶 的體積含量高達(dá)95%。從圖3中可以看出，本發(fā)明的無取向硅鋼薄帶坯具有非常顯著的 {001}<0vW>織構(gòu)特征，強(qiáng)點{001}<110>的取向密度高達(dá)/Td =15. 1。實施例2
雙輥薄帶連鑄無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的制備方法為
利用中頻真空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C 0.02%; Si 6. 5% ；Mn 1. 0% ；Al 1. 0% ；S 0. 006% ；P 0. 02% ；N 0. 006% ；0 0. 005% ；其余為 Fe。鋼水經(jīng)中間 包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，通過對熔池的上表面鋼 水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度及熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間 三個工藝參數(shù)的控制，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo)出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯。工藝參 數(shù)的控制如下
熔池的上表面鋼水過熱度為85°C ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為240mm ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. 7s。制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的厚度為5mm，寬度為2000mm。實施例3
雙輥薄帶連鑄無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的制備方法為
利用中頻真空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C 0.002%; Si 0. 5% ；Mn 0. 01% ；Al 0. 01% ；S 0. 001% ；P 0. 001% ；N 0. 002% ；0 0. 002% ；其余為 Fe。鋼水經(jīng)
中間包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，通過對熔池的上表 面鋼水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度及熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸 時間三個工藝參數(shù)的控制，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo)出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯。工 藝參數(shù)的控制如下
熔池的上表面鋼水過熱度為45°C ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為IlOmm ；
熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. 4s。制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的厚度為1mm，寬度為100mm。
權(quán)利要求
1.一種雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法，其特征在于利用中頻真 空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C 0. 002^0. 02% ； Si 0.5 6.5%; Mn 0. ΟΓ . 0% ；Al 0. θΓ . 0% ；S 0. ΟΟΓΟ. 006% ；P 0. 00Γ0. 02% ；N 0. 002 0. 006% ;0 0. 002、. 005% ；其余為Fe ；鋼水經(jīng)中間包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空 腔內(nèi)形成熔池，通過對熔池的上表面鋼水過熱度、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度 及熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間三個工藝參數(shù)的控制，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo) 出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯，工藝參數(shù)的控制如下熔池的上表面鋼水過熱度為45 85°C ；熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為ll(T240mm ；熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0. Γ0. 7s。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法，其特征 在于熔池的上表面鋼水過熱度通過調(diào)節(jié)中頻真空感應(yīng)爐的出鋼溫度控制，熔池內(nèi)鋼水與 結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度通過調(diào)整熔池的高度進(jìn)行控制，熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接 觸時間通過調(diào)節(jié)結(jié)晶輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。
3.按照權(quán)利要求1所述的雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法，其特征 在于制備的無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的厚度為廣5mm，寬度為10(T2000mm。
全文摘要
一種雙輥薄帶連鑄制備無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯的方法，利用中頻真空感應(yīng)爐冶煉鋼水，鋼水的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為C 0.002~0.02%；Si 0.5~6.5%；Mn 0.01~1.0%；Al 0.01~1.0%；S 0.001~0.006%；P 0.001~0.02%；N 0.002~0.006%；O 0.002~0.005%；其余為Fe；鋼水經(jīng)中間包流入由兩個反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的空腔內(nèi)形成熔池，控制熔池的上表面鋼水過熱度為45~85℃、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸弧長度為110~240mm、熔池內(nèi)鋼水與結(jié)晶輥輥面的接觸時間為0.4~0.7s，使鋼水經(jīng)結(jié)晶輥凝固并導(dǎo)出，形成無取向硅鋼柱狀晶薄帶坯。本發(fā)明方法使固相前沿的鋼水的溫度梯度增大，為柱狀晶的形成創(chuàng)造了有利條件，抑制了等軸晶的形成，可以獲得具有發(fā)達(dá)柱狀晶組織、柱狀晶的體積含量大于90%的無取向硅鋼薄帶坯。
文檔編號C22C38/06GK102069165SQ20101053920
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者劉振宇, 劉海濤, 吳迪, 張曉明, 曹光明, 李成剛, 王國棟 申請人:東北大學(xué)