本發(fā)明屬于鋼鐵材料制備領(lǐng)域，涉及一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

普通硅鋼中硅含量一般控制在3.5％(質(zhì)量比，下同)以下。研究表明，增加硅鋼中的硅含量至4.0～6.7％(稱為高硅鋼)會(huì)顯著增加電阻率和磁導(dǎo)率，降低矯頑力，因而降低了鐵損，優(yōu)化了硅鋼的性能。尤其當(dāng)硅含量為6.5％時(shí)，硅鋼不僅鐵損較低，且磁致伸縮系數(shù)接近于0，對(duì)節(jié)約能耗、降低噪音具有重要的意義。但較高的硅含量提高了硅鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，同時(shí)降低了伸長率。因此，高硅鋼既硬又脆，很難采用常規(guī)連鑄、熱軋、冷軋方式大規(guī)模生產(chǎn)成品厚度的板材。

針對(duì)高硅鋼的可加工性較差，難以加工制備的特點(diǎn)，學(xué)者們提出了多種新型的制備方法。日本學(xué)者arai等在journalofappliedphysics,64(1988)5373-5375，annealingeffectongraintextureofcold-rolled4.5％si-feribbonspreparedbyarapidquenchingmethod中報(bào)道了采用薄帶快淬的方式制備0.28mm高硅鋼薄帶，隨后采用軋制變形方式制備得到0.06mm后的冷軋帶。由于該方法之別的高硅鋼薄而窄，尺寸受限制，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

隨后，日本鋼管公司yamaji等在journalofmagnetismandmagneticmaterials，133(1994)187-189，magneticpropertiesandworkabilityof6.5％siliconsteelsheetmanufacturedincontinuouscvdsiliconizingline中采用化學(xué)沉積法以普通的3.0％si鋼為原料，利用sicl4為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)滲硅，最終得到厚度為0.05～0.30mm的6.5％si鋼薄帶，該方法雖然實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，但由于滲硅反應(yīng)之后的擴(kuò)散退火時(shí)間較長，導(dǎo)致能耗較高，生產(chǎn)成本較高。雙輥薄帶連鑄技術(shù)是近年來興起的一種短流程高效的薄帶制備技術(shù)，其主要的技術(shù)特點(diǎn)為可以直接由液態(tài)金屬制備2～5mm的薄帶材。該方法生產(chǎn)成本較低，適合于制備高硅鋼這類附加值較高的鋼鐵產(chǎn)品。

東北大學(xué)李昊澤等在materialscharacterization,88(2014)1-6,characterizationofmicrostructure,textureandmagneticpropertiesintwin-rollcastinghighsiliconnon-orientedelectricalsteel中報(bào)道了采用薄帶連鑄制備6.5％si鑄帶，并隨后采用1050℃熱軋，接著250℃條件下冷軋得到0.50mm高硅鋼冷軋板。該方法基于薄帶連鑄，采用熱軋和溫軋的方式，雖可以成功制備高硅鋼成品板，但由于軋制規(guī)程復(fù)雜，且需采用較高溫度的熱軋，不利于能耗的降低和生產(chǎn)成本的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，通過對(duì)薄帶連鑄條件下組織、織構(gòu)和析出物的整體認(rèn)識(shí)，重新設(shè)計(jì)高硅鋼成分，添加了抑制劑形成元素。并利用熱處理過程使鑄帶出現(xiàn)了異常長大，顯著優(yōu)化了鑄帶的織構(gòu)，進(jìn)而改善了高硅鋼塑性，采用冷軋的辦法得到了高硅鋼成品。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，通過短流程薄帶連鑄技術(shù)制備高硅鋼鑄帶，隨后對(duì)鑄帶進(jìn)行熱處理，利用異常長大現(xiàn)象控制織構(gòu)，改善可加工性，并利用軋制變形得到板形良好的高硅鋼冷軋薄帶，其具體的工藝流程為：

(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％，si4.0～7.0％，mn0.1～0.3％，al0.01～0.04％，s0.02～0.03％，n0.008～0.020％，nb0.02～0.05％，v0.01～0.04％，o≤0.002％，余量為fe；

(2)薄帶連鑄過程：將中間包預(yù)熱，預(yù)熱溫度1200～1250℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為20～60℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速30～55m/min，最終鑄帶厚度為2.0～5.0mm；

(3)鑄帶出輥后，在氮?dú)獾臍夥諚l件下，以40～110℃/s的速率冷卻450～650℃卷?。?/p>

(4)將鑄帶卷去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(5)鑄帶卷進(jìn)行罩式爐進(jìn)行熱處理，在氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥諚l件下以50～150℃/h的速度升溫至950～1150℃，隨后保溫5～20h進(jìn)行退火，控制露點(diǎn)小于-30℃；

(6)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，然后在氮?dú)鈿夥諚l件下進(jìn)行溫軋，開軋溫度為500～550℃，終軋溫度為380～450℃，總壓下量為40～50％，得到溫軋帶；

(7)將溫軋帶去氧化鐵皮，隨后在20～150℃條件下進(jìn)行多道次冷軋，總壓下量為70～85％，獲得冷軋薄帶。

所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，添加mn，al，nb，v，n和s第二相形成元素，并控制c和o的含量。

所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，鑄帶經(jīng)過熱處理之后得到5～40mm的強(qiáng){100}取向的晶粒。

所述的基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，最終成品的冷軋薄帶厚度為0.20～0.50mm。

所述的步驟(5)氮?dú)鈿錃饣旌蠚夥罩?，氮?dú)獾捏w積比例為5～50％。

所述的步驟(7)多道次冷軋中，每道次壓下量為3～8％。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：

本發(fā)明基于薄帶連鑄，采用特殊的成分設(shè)計(jì)，結(jié)合后續(xù)的熱處理過程，顯著提高了鑄帶的可加工性，簡化了軋制變形規(guī)程是本專利的特點(diǎn)。薄帶連鑄制備較快的凝固速度能將大部分的第二相形成元素固溶在鑄帶基體中，這些抑制劑元素在后續(xù)的鑄帶熱處理過程中析出，起到釘扎鐵素體晶界的作用，進(jìn)而促使鑄帶中出現(xiàn)異常長大現(xiàn)象，改善了鑄帶的織構(gòu)，進(jìn)而提高了鑄帶的可加工性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：

1、本發(fā)明通過在鑄帶中添加mn，al，nb，v，s，n等第二相形成元素，這些元素在后續(xù)的鑄帶熱處理中均勻彌散析出，進(jìn)而抑制鐵素體晶粒的正常長大，促使出現(xiàn)異常長大的現(xiàn)象，得到強(qiáng)的{100}織構(gòu)。

2、本發(fā)明鑄帶經(jīng)熱處理之后，消除了溶質(zhì)元素在枝晶間和晶界附近的微觀偏析，提高了高硅鋼的可加工性，有利于實(shí)現(xiàn)后續(xù)的軋制變形。

3、本發(fā)明熱處理鑄帶直接在較低溫度下實(shí)現(xiàn)變形，能顯著的節(jié)約能耗，且有利于迅速降低合金的有序度，提高塑性，使后面的冷軋能順利進(jìn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的的基于薄帶連鑄技術(shù)的取向硅鋼快速二次再結(jié)晶的制備方法流程圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施過程中，采用的薄帶連鑄機(jī)為專利(公開號(hào)cn103551532a)公開的薄帶連鑄機(jī)。如圖1所示，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法流程如下：按設(shè)定成分冶煉鋼水，進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)完成薄帶連鑄過程，出鑄機(jī)后的鑄帶進(jìn)行熱處理，再經(jīng)低溫溫軋和冷軋，形成表面質(zhì)量優(yōu)良、板形良好的冷軋薄帶。

下面，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si6.49％，mn0.22％，al0.02％，s0.025％，n0.011％，nb0.03％，v0.04％，o0.0015％，其余為fe。

薄帶連鑄過程：將中間包預(yù)熱，預(yù)熱溫度為1200℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為25℃，鋼水通過中間包流入連個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速45m/min，厚度為2.2mm；

鑄帶出輥之后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，以80℃/s的速率冷卻至550℃進(jìn)行卷取，獲得鑄帶卷；

將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為15μm，得到涂層鑄帶卷；

將涂層鑄帶卷以50℃/h的升溫速度加熱至1100℃，并保溫10h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚夥?，其中氮?dú)馑俭w積比例為25％，控制混合氣氛的露點(diǎn)為-35℃；

將熱處理鑄帶開卷后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，進(jìn)行溫軋，開軋溫度為500±5℃，終軋溫度為390±5℃，總壓下量45％，制成溫軋帶；

將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在80～100℃條件下冷軋，每道次壓下量為3％，總壓下量為75％，得到冷軋薄帶，厚度為0.3mm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si6.1％，mn0.30％，al0.018％，s0.03％，n0.020％，nb0.014％，v0.04％，o0.001％，其余為fe。

薄帶連鑄過程：將中間包預(yù)熱，預(yù)熱溫度為1250℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為50℃，鋼水通過中間包流入連個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速40m/min，厚度為2.5mm；

鑄帶出輥之后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，以60℃/s的速率冷卻至600℃進(jìn)行卷取，獲得鑄帶卷；

將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10μm，得到涂層鑄帶卷；

將涂層鑄帶卷以80℃/h的升溫速度加熱至1150℃，并保溫8h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚夥?，其中氮?dú)馑俭w積比例為50％，控制混合氣氛的露點(diǎn)為-30℃；

將熱處理鑄帶開卷后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，進(jìn)行溫軋，開軋溫度為520±5℃，終軋溫度為400±5℃，總壓下量50％，制成溫軋帶；

將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在100～120℃條件下冷軋，每道次壓下量為8％，總壓下量為72％，得到冷軋薄帶，厚度為0.35mm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，基于薄帶連鑄高硅鋼冷軋帶鋼的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002％，si6.7％，mn0.18％，al0.03％，s0.022％，n0.009％，nb0.02％，v0.01％，o0.001％，其余為fe。

薄帶連鑄過程：將中間包預(yù)熱，預(yù)熱溫度為1230℃，隨后將鋼水澆入到中間包中，控制過熱度為30℃，鋼水通過中間包流入連個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的結(jié)晶輥之間凝固為薄帶，控制鑄速50m/min，厚度為3.0mm；

鑄帶出輥之后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，以90℃/s的速率冷卻至580℃進(jìn)行卷取，獲得鑄帶卷；

將鑄帶卷酸洗去除表面氧化鐵皮，并涂覆al2o3隔離劑后重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為20μm，得到涂層鑄帶卷；

將涂層鑄帶卷以100℃/h的升溫速度加熱至950℃，并保溫20h，得到熱處理鑄帶；退火氣氛為氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚夥眨渲械獨(dú)馑俭w積比例為20％，控制混合氣氛的露點(diǎn)為-45℃；

將熱處理鑄帶開卷后，在氮?dú)鈿夥諚l件下，進(jìn)行溫軋，開軋溫度為545±5℃，終軋溫度為440±5℃，總壓下量42％，制成溫軋帶；

將溫軋帶酸洗去除氧化鐵皮后，然后在70～130℃條件下冷軋，每道次壓下量為4～6％，總壓下量為71.2％，得到冷軋薄帶，厚度為0.5mm。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明在高硅鋼中添加mn、al、nb、v等第二相形成元素，這些元素在鑄帶熱處理時(shí)均勻彌散析出，進(jìn)而抑制鐵素體晶粒正常長大，促使出現(xiàn)異常長大，優(yōu)化了鑄帶的織構(gòu)，改善了可加工性。之后鑄帶進(jìn)行低溫溫軋，進(jìn)一步降低高硅鋼的有序度，最終實(shí)現(xiàn)了冷軋過程。因此，本發(fā)明方法制備高硅鋼冷軋薄帶流程短，效率高，最終產(chǎn)品板形良好，可在工藝上廣泛實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。