[发明专利]控制双辊薄带连铸无取向硅钢磁性能的快速热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种控制双辊薄带连铸无取向硅钢磁性能的快速热处理方法。

背景技术

无取向硅钢，又名无取向电工钢，是一种含碳很低的Si-Fe合金，钢板/带中晶粒呈无规则取向分布，产品公称厚度为0.35、0.5mm和0.65mm，主要用于制造电动机和发电机。硅钢片的磁性能不仅直接关系到电能的损耗，而且决定了电机、变压器等产品的性能、体积、重量和成本，为了降低电能消耗，提高电机使用效率，达到节能降耗的目的，降低成品铁损值和提高磁感应强度是无取向硅钢制造行业一直追求的目标。

传统工艺中采用“连铸→热轧→常化→酸洗→冷轧→退火”流程进行低铁损、高磁感无取向电工钢的生产，不仅工艺复杂、流程冗长，而且冶炼和加工成本过高。双辊薄带连铸生产高品质硅钢是一种节能、环保的短流程生产技术，钢水在双辊薄带连铸机上旋转的具有冷却作用的双辊间直接形成1～5mm厚的薄带，冷速可达10²～10⁴℃/s，从而可以省去热轧、常化工艺直接进行冷轧。但是，目前在双辊薄带连铸生产硅钢过程中，对影响无取向硅钢磁性能的控制方法，尤其对其组织与织构的控制方法研究较少。

影响无取向硅钢磁性能的因素主要包括退火组织中晶粒尺寸和织构特征。而退火时，加热速率、均热温度、保温时间和冷却速率是影响再结晶晶粒长大和织构形成的主要因素。近年来，新一代的快速退火技术脱颖而出，该技术是利用先进的感应或电阻加热(加热速率可达～5000℃/s)，可以使带钢在非常短的时间内(几秒甚至几十秒分之一)完成升温过程，大大提高退火效率，实现对温度路径的控制，为材料提供了更具灵活性和柔性化的组织-性能控制手段。

发明内容

本发明的目的是为了提高无取向硅钢的磁性能，提供一种控制双辊薄带连铸无取向硅钢磁性能的快速热处理方法。该方法将双辊薄带连铸的无取向硅钢带，在省略热轧、常化等工艺基础上，经直接冷轧至成品厚度后进行快速加热退火处理，可有效控制和改善无取向硅钢的组织与织构，进而影响最终产品的磁性能。本专利在国家自然科学基金项目(U1260204；51174059)资助下完成。

一种控制双辊薄带连铸无取向硅钢磁性能的快速热处理方法，包括以下步骤：

(1)无取向硅钢的化学成分按照质量百分比为：C：<0.005％，Si：0.5％～1.4％，Mn：0.2％～0.4％，Al：0.2％～0.4％，O：≤0.005％，S：≤0.005％，N：≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；将无取向硅钢冶炼成钢液，控制浇注温度为1540～1600℃，将钢液经中间包浇入双辊薄带连铸机的熔池内，熔池由旋转的钢辊和侧封板组成，钢水与钢辊的结晶辊面接触后快速凝固并成形，得到厚度为2.5±0.3mm的铸带；所述铸带的铸态组织为单相铁素体，表层晶粒比较细小，次表层为较大的柱状晶，中心层为细小等轴晶，平均晶粒尺寸为360～400μm；

(2)将铸带空冷至温度500～700℃后进行卷取；

(3)对卷取的铸带经酸洗后直接一阶段冷轧，得到0.5mm厚度的薄带；

(4)将薄带进行快速退火，保护气氛为体积分数分别为30％H₂和70％N₂，加热速率变化范围为25～300℃/s，退火温度为950±5℃，升温阶段和保温阶段时间共为5min，然后空冷至室温；随着加热速率增加，晶粒尺寸略有减小，300℃/s时晶粒尺寸约为38μm，有利织构即Goss织构和Cube织构强度提高比较明显，对于磁性能不利的γ组分织构降低；在25℃/s的条件下，γ组分中{111}<112>面积分数为3.52％，而对应的Goss织构面积分数为4.43％，在300℃/s的条件下γ组分中{111}<112>面积分数降至2.23％，而对应的Goss织构面积分数达到4.83％；

(5)退火后的薄带在冲片后采用750℃×2h去应力退火消除残余应力，得到无取向硅钢成品。

对无取向硅钢成品的磁性能采用单片测量，铁损值P_15/50为4.76～7.34W/kg，磁感B₅₀为1.793～1.840T。