本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法。
背景技術(shù)：
取向硅鋼沿軋制方向具有高磁感、低鐵損的優(yōu)良磁性能，主要用于各種變壓器的鐵芯，是電力電子和軍事工業(yè)中不可缺少的重要軟磁合金。傳統(tǒng)取向硅鋼制備工藝復(fù)雜冗長主要包括：冶煉—連鑄—鑄坯高溫加熱—熱軋—?；滠垺撎纪嘶稹邷赝嘶鸬?，為了保證取向電工鋼板發(fā)生完善的二次再結(jié)晶，鑄坯高溫加熱、熱軋過程綜合控制和常化工藝成為必不可少的工藝節(jié)點。鑄坯需要在1350～1400℃保溫以溶解連鑄過程中形成的粗大mns和aln等析出物并在后續(xù)熱軋及?；ば蛑屑毿浬⑽龀觯绱烁叩募訜釡囟葧鹉茉蠢速M、成材率低、設(shè)備損耗大等一系列的缺點；控制熱軋和常化也提高了工藝難度和復(fù)雜程度。
雙輥薄帶連鑄技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的薄帶鋼生產(chǎn)方法，可不需經(jīng)過連鑄、加熱、熱軋和常化等生產(chǎn)工序，而是以轉(zhuǎn)動的兩個鑄輥為結(jié)晶器，將液態(tài)鋼水直接注入鑄輥和側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，由液態(tài)鋼水直接生產(chǎn)出厚度為1～6mm薄帶；其工藝特點是液態(tài)金屬在結(jié)晶凝固的同時承受壓力加工和塑性變形，在很短的時間內(nèi)完成從液態(tài)金屬到固態(tài)薄帶的全部過程，凝固速度可達102～104℃/s；因此，薄帶連鑄在生產(chǎn)fe-si合金方面具有獨特的優(yōu)勢；特別是，利用雙輥薄帶連鑄亞快速凝固的特點，可以抑制取向硅鋼鑄帶中第二相粒子的析出和長大行為，實現(xiàn)抑制劑的柔性控制。另一方面，一般認為取向硅鋼二次再結(jié)晶的goss種子主要起源于熱軋板的次表層，在熱軋過程中由于軋輥和軋件強烈的摩擦作用，鋼板次表層產(chǎn)生足夠的剪切變形，為高斯織構(gòu)的形成提供了合適的條件。而在雙輥薄帶連鑄過程中，凝固和熱軋工藝被合二為一，能否獲得足夠數(shù)量的goss種子，是決定雙輥薄帶連鑄工藝制備取向硅鋼成敗的關(guān)鍵所在。
雙輥薄帶連鑄設(shè)備根據(jù)鑄輥直徑的不同分別有同徑雙輥鑄軋機和異徑雙輥鑄軋機兩種機型。同徑雙輥由于輥間熔池區(qū)域?qū)ΨQ，這樣較易控制操作工藝以使鑄軋出的帶鋼具有良好的板形，但由于對澆鋼的壓頭控制有限，往往會導(dǎo)致澆鋼時熔池內(nèi)的流動不穩(wěn)定，注流對熔池液面的沖擊大，使熔池整體的波動水平提高，這對鑄軋操作長期及穩(wěn)定可靠地運行是不利的；相比之下，由東北大學(xué)提出的異徑雙輥薄帶坯連鑄的方法，能更有利于保持熔池內(nèi)的層流流動，以獲得良好的結(jié)晶組織，并且易于操作控制，因而具有良好的發(fā)展前景。
日本新日鐵專利(平2-258149，1990)主要特征在于鑄軋工藝參數(shù)及冷軋工藝對取向硅鋼磁性能的影響，二次高斯種子是通過降低過熱度增加鑄軋力獲得的。顯然，這種鑄軋方法鑄軋力較大，鑄軋裂紋無法控制，鑄帶表面質(zhì)量很難滿足硅鋼的后續(xù)加工要求。意大利特爾尼公司的美國專利(us6964711)增加了一道次熱軋工藝其特征在與熱軋工藝對磁性能的影響，其主要織構(gòu)控制原理和常規(guī)板坯連鑄工藝相似，熱軋壓下量較大，極大增加控制板形難度。美國armco公司的美國專利(us6739384)主要特征在于對二次冷卻速度及一階段冷軋壓下率對磁性能的影響；中國東北大學(xué)專利(公開號cn104294155a)主要特征是在成分上采用超低碳設(shè)計及兩階段冷軋工藝制備高磁感取向硅鋼，以上兩種工藝主要是通過調(diào)整冷軋工藝，獲得冷軋高斯種子，進而實現(xiàn)二次再結(jié)晶。這類方法通過第一階段冷軋退火過程產(chǎn)生goss種子，所以制備流程較長，而且限于壓下量等要素，其方法制備產(chǎn)品厚度規(guī)格需要復(fù)雜鑄軋工藝匹配鑄帶厚度，才能完成二次再結(jié)晶所需必要條件。
前面提到關(guān)于鑄軋取向硅鋼專利均是基于等徑雙輥薄帶連鑄工藝，目前的方法均有流程復(fù)雜，成本高等確定。而異徑雙輥薄帶連鑄與同徑薄帶連鑄工藝相比，在凝固過程的末端，鋼液承受更強的剪切變形，有利于高斯織構(gòu)的形成。中國發(fā)明專利(公開號cn1647870a)公開了一種金屬薄板雙輥異步鑄軋機的專利，其布置形式采用水平式，適合鋁鎂等有色金屬的慢速鑄軋條件。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有取向硅鋼在制備方法及性能方面存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法，通過異徑雙輥鑄軋機獨特的變形行為，提高鑄帶中g(shù)oss織構(gòu)的體積分數(shù)，同時控制凝固及二次冷卻路徑避免粗大析出物的形成，獲得薄規(guī)格的高磁感、低鐵損的取向硅鋼板。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法，按以下步驟進行：
(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002～0.005％，si2.0～4.0％，mn0.1～0.3％，al0.01～0.05％，s0.015～0.025％，n0.004～0.015％，nb≤0.002％，v≤0.002％，ti≤0.002％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；
(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200～1250℃，控制鋼水進入熔池時過熱度為10～50℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄輥輥徑比例為1：1.1～1.5，小鑄輥直徑500mm，大輥直徑550～750mm，大小輥輥面線速度相同，控制鑄速40～60m/min，控制熔池液位高度150～180mm，控制鑄帶厚度1.8～3.0mm；
(3)鑄帶出輥后在1100～1300℃范圍內(nèi)采用n2氣氛條件下噴氣冷卻，冷卻速度40～60℃/s，熱軋溫度950～1050℃，終軋溫度850～950℃，壓下量10～15％；熱軋后卷取，卷取溫度500～600℃；
(4)將熱卷清理掉氧化皮后進行單階段多道次冷軋，總壓下量為85～90％，獲得0.15～0.35mm冷軋帶卷；
(5)將冷軋帶在800±5℃進行再結(jié)晶退火，時間為150～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛條件下進行，控制混合氣氛的露點在-30℃以下；涂覆mgo隔離劑后，在氮氣氫氣混合氣氛保護條件下，將冷軋帶以10～30℃/h的速度升溫至1200±10℃；在1200±10℃、露點在-30℃以下的純干氫中進行高溫退火，保溫20～40h；再隨爐冷卻到400±10℃，空冷至常溫；
(6)高溫退火后進行平整拉伸退火，并進行切邊和涂覆張力涂層烘干后收卷。
所述薄帶連鑄過程采用異徑異步控制凝固過程，異徑比1：1.1～1.5。
所述的鑄帶中含有5％以上goss取向晶粒。
所述的步驟(4)中，單階段多道次冷軋的每道次壓下量為10％～25％。
所述的取向硅鋼磁性能為：p17/50為0.65～1.2w/kg，軋向磁感b8為1.90t以上。
所述的步驟(5)中，氮氣氫氣混合氣氛的氫氣體積比例20％～50％。
所述的步驟(6)中，平整拉伸退火工藝參數(shù)為800℃，氮氣保護。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果在于：
1、本發(fā)明采用異徑異步控制凝固鑄帶中有利的goss取向晶粒，使其在熱帶中比例達到5％以上，滿足了高磁感取向硅鋼對于其比例的要求，通過減量化的制備過程獲得性能良好的產(chǎn)品。
2、本發(fā)明采用水平式薄帶連鑄異步方式適合快速鑄軋過程，而且可以將異步搓軋的效果與硅鋼對goss晶粒種子的要求結(jié)合起來，這也正是本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新之處。
3、在東北大學(xué)公開的專利cn105018847a和cn104313469a中都是通過兩階段冷軋進行取向硅鋼制備，中間退火過程增加成本并且降低了生產(chǎn)效率，但是本發(fā)明由于采用異徑異步式凝固成形，鑄帶中g(shù)oss種子數(shù)量顯著增加，使得單階段冷軋可以實現(xiàn)取向硅鋼制備。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例中的的基于異徑薄帶連鑄技術(shù)的取向硅鋼鑄帶制備方法流程示意圖。
具體實施方式
在具體實施過程中，如圖1所示，本發(fā)明的基于薄帶連鑄技術(shù)超低碳取向硅鋼板的制備方法流程包括澆注→氣冷→熱軋→水冷→卷取等，具體如下：將鋼水通過澆口進入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200～1250℃，控制鋼水進入熔池時過熱度為10～20℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機后形成鑄帶，控制鑄輥輥徑比例為1：1.1～1.5，小鑄輥直徑500mm，大輥直徑550～750mm，大小輥輥面線速度相同，控制鑄速40～60m/min，控制鑄速40～60m/min，控制熔池液位高度150～180mm，控制鑄帶厚度1.8～3.0mm。
本發(fā)明實施例中，層流冷卻時的水壓為0.1～0.2mpa，采用的氫氣體積純度為99.9％。
下面，通過實施例對本發(fā)明進一步詳細闡述。
實施例1
本實施例中，基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法，按以下步驟進行：
按設(shè)定成分冶煉鋼水，成分按質(zhì)量百分比為：c0.002％，si4.0％，mn0.3％，al0.02％，s0.023％，n0.004％，nb0.0015％，v0.0012％，ti0.0018％，余量為fe。然后通過澆口進入預(yù)熱的中間包，此時中間包預(yù)熱溫度為1250℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中(鑄輥輥徑分別為500/550mm)，鑄軋成厚度1.8mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為40℃，鑄速50m/min，熔池液位高度160mm。
鑄帶出輥后在1200℃采用n2氣氛條件下噴氣冷卻，冷卻速度50℃/s；將鑄帶進行熱軋，開軋溫度為980℃，終軋溫度為880℃，總壓下量在15％，獲得熱軋帶；熱軋后卷取，卷取溫度550℃。
將熱軋帶層流冷卻，然后酸洗去除氧化鐵皮，再進行冷軋；冷軋總壓下量90％，每道次壓下量為10～20％，制成冷軋帶的厚度為0.15mm。
將冷軋帶在800±5℃進行再結(jié)晶退火，時間為180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例為30％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-30℃。
涂覆mgo隔離劑后，在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例30％)保護條件下，將冷軋帶以20℃/h的速度升溫至1200±10℃；然后在1200±10℃和純干氫(露點在-30℃)條件下保溫22h，進行高溫退火，最后隨爐冷卻到400±10℃，空冷至常溫。
高溫退火后進行常規(guī)平整拉伸退火800℃，氮氣保護，并進行切邊和涂覆張力涂層烘干后收卷，獲得基于薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼，磁性能p17/50為0.65w/kg，磁感b8為1.94t。
實施例2
本實施例中，基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法，按以下步驟進行：
按設(shè)定成分冶煉鋼水，成分按質(zhì)量百分比為：c0.003％，si3.7％，mn0.24％，al0.04％，s0.018％，n0.0094％，nb0.0011％，v0.0016％，ti0.0014％，余量為fe。然后通過澆口進入預(yù)熱的中間包，此時中間包預(yù)熱溫度為1220℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中(鑄輥輥徑分別為500/700mm)，鑄軋成厚度2.36mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為30℃，鑄速40m/min，熔池液位高度180mm。
鑄帶出輥后在1150℃采用n2氣氛條件下噴氣冷卻，冷卻速度45℃/s；將鑄帶進行熱軋，開軋溫度為1030℃，終軋溫度為950℃，總壓下量在12％，獲得熱軋帶；熱軋后卷取，卷取溫度500℃。
將熱軋帶層流冷卻，然后酸洗去除氧化鐵皮，再進行冷軋；冷軋總壓下量87％，每道次壓下量為12～15％，制成冷軋帶的厚度為0.27mm。
將冷軋帶在800±5℃進行再結(jié)晶退火，時間為150～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例為50％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-35℃。
涂覆mgo隔離劑后，在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例30％)保護條件下，將冷軋帶以15℃/h的速度升溫至1200±10℃；然后在1200±10℃和純干氫(露點在-35℃)條件下保溫20h，進行高溫退火，最后隨爐冷卻到400±10℃，空冷至常溫。
高溫退火后進行常規(guī)平整拉伸退火溫度為800℃，氮氣保護，并進行切邊和涂覆張力涂層烘干后收卷，獲得基于薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼，磁性能p17/50為0.95w/kg，磁感b8為1.91t。
實施例3
本實施例中，基于異徑雙輥薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼制備方法，按以下步驟進行：
按設(shè)定成分冶煉鋼水，成分按質(zhì)量百分比為：c0.004％，si2.8％，mn0.19％，al0.05％，s0.015％，n0.008％，nb0.0008％，v0.0017％，ti0.0010％，余量為fe。然后通過澆口進入預(yù)熱的中間包，此時中間包預(yù)熱溫度為1200℃，鋼水通過中間包進入薄帶連鑄機中(鑄輥輥徑分別為500/750mm)，鑄軋成厚度2.75mm的鑄帶，鑄軋過程中控制鋼水的過熱度為20℃，鑄速60m/min，熔池液位高度150mm。
鑄帶出輥后在1250℃采用n2氣氛條件下噴氣冷卻，冷卻速度55℃/s；將鑄帶進行熱軋，開軋溫度為1000℃，終軋溫度為900℃，總壓下量在15％，獲得熱軋帶；熱軋后卷取，卷取溫度600℃。
將熱軋帶層流冷卻，然后酸洗去除氧化鐵皮，再進行冷軋；冷軋總壓下量85％，每道次壓下量為15～20％，制成冷軋帶的厚度為0.35mm。
將冷軋帶在800±5℃進行再結(jié)晶退火，時間為150～180s，再結(jié)晶退火時冷軋帶是在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例為20％)條件下進行，控制混合氣氛的露點在-40℃。
涂覆mgo隔離劑后，在氮氣氫氣混合氣氛(氫氣體積比例30％)保護條件下，將冷軋帶以25℃/h的速度升溫至1200±10℃；然后在1200±10℃和純干氫(露點在-40℃)條件下保溫22h，進行高溫退火，最后隨爐冷卻到400±10℃，空冷至常溫。
高溫退火后進行常規(guī)平整拉伸退火溫度為800℃，氮氣保護，并進行切邊和涂覆張力涂層烘干后收卷，獲得基于薄帶連鑄技術(shù)的超低碳取向硅鋼，磁性能p17/50為1.2w/kg，磁感b8為1.90t。