CN101985721B - 一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金科学领域，具体涉及一种取向硅钢薄带坯的制备方法。首先将原料在中频真空感应炉内冶炼，形成钢水；然后将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，形成薄带坯；最后对薄带坯进行连续冷却和连续常化处理，使取向硅钢薄带坯中形成大量的，弥散分布的，尺寸范围为30~100nm的氮化铝抑制剂。本发明的制造工艺简单，既省去了取向硅钢薄带坯的高温再加热固溶工序，又能充分发挥出双辊薄带连铸技术在取向硅钢抑制剂调控上的优势和潜力，能够获得具有满意的形态和分布特征的氮化铝抑制剂质点，为后续高温退火过程中二次再结晶的发生提供了必要条件。

Description

一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法。

背景技术

取向硅钢（包括普通取向硅钢和高磁感取向硅钢）是一种含硅约3％的软磁材料，由于具有强的{110}(001)高斯织构，从而沿轧向具有低铁损和高磁感应强度，主要用于变压器铁芯。它是钢铁工业中唯一运用二次再结晶现象生产的产品，是织构控制技术在工业化生产中较为成功的应用。现有取向硅钢的生产流程为：冶炼→连铸→加热→热轧→常化处理→酸洗→冷轧→中间退火→二次冷轧→脱碳退火→涂MgO隔离层→高温退火→拉伸平整退火→涂绝缘层→激光处理→剪切、包装。取向硅钢的制造流程设计和工艺参数调控的目标是在高温退火过程中通过二次再结晶过程形成强高斯织构，其核心是抑制剂控制技术。为了获得具有合适数量和尺寸的细小、弥散分布的抑制剂粒子，通常需要在炼钢时加入抑制剂形成元素。为了保证获得稳定的高磁性，必须在热轧前对铸坯进行1350~1400℃的加热固溶处理，以使连铸后缓冷过程中变粗的硫化物和氮化物重新固溶。在热轧或热带退火阶段，又希望硫化物和氮化物以弥散状态析出，这些析出物必须保持至冷轧后二次再结晶开始。即使在罩式炉退火过程中，也必须避免抑制剂因过早固溶或粗化而导致抑制作用降低。但是，在1400℃左右的高温加热板坯会产生许多问题：如氧化铁皮多、烧损大、成材率低；修炉频率高、产量降低；燃料消耗多、炉子寿命短、制造成本高、产品表面缺陷增多等。另一种方法是在脱碳退火后进行渗氮处理。但是，渗氮法在控制抑制剂的均匀性方面存在一定难度。另外，现有生产流程还存在设备投资大、工序复杂、能耗大、环境负荷大等问题。

双辊薄带连铸是一种利用两个旋转的结晶辊将液态金属直接浇铸成薄带、可省去加热和热轧工序的短流程近终形成形技术，具有节能、环保、低成本等优势。另外，双辊薄带连铸具有将钢水快速凝固的特点，其高达10²~10⁴℃/s的冷却速度远远大于常规连铸厚板坯的冷却速度。借助其较快的冷却速率，取向硅钢薄带坯可以获得较之常规连铸坯更加均质、细小的初始凝固组织，并使抑制剂形成元素处于固溶状态，有利于后续处理过程中组织、抑制剂的控制和成品板磁性能的改善。

经检索发现双辊薄带连铸取向硅钢的现有专利文献，如EP 0390160B1，US 2003/0155040A1，WO 02/50315 A2，均公开了利用双辊薄带连铸制造取向硅钢的方法。但是，这些方法仅对高温薄带坯进行连续冷却或连续热轧，没有将连续冷却和连续常化处理结合起来，故在冷轧之前需对薄带坯进行再加热退火处理，增加了处理工序，也没有最大程度地发挥出双辊薄带连铸技术在取向硅钢抑制剂调控上的优势和潜力。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法，制备出含有大量细小、弥散分布的氮化铝抑制剂的取向硅钢薄带坯。

实现本发明目的的技术方案包括冶炼，连铸；连续冷却和连续常化步骤，其特征在于，将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，形成厚度为2~5mm取向硅钢薄带坯，对其进行连续冷却，冷却速率为100~300℃/s，终冷温度为950~1050℃；然后将连续冷却后的薄带坯在900~950℃保温2~5分钟后，再以20~40℃/s的冷却速率冷却至100℃以下，得到取向硅钢薄带坯成品，在薄带坯中形成的弥散分布的氮化铝抑制剂的尺寸范围为30~100nm；

所述原料的化学成分按重量百分比为：Si 2.8~3.4%，C 0.04~0.07%，N 0.003~0.008%，Als 0.02~0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

所述的薄带坯从双辊连铸机导出时的温度为1300~1400℃。

与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是：

本发明的制造工艺简单，既省去了取向硅钢薄带坯的高温再加热固溶工序，又能充分发挥出双辊薄带连铸技术在取向硅钢抑制剂调控上的优势和潜力，能够获得具有满意的形态和分布特征的氮化铝抑制剂质点，为后续高温退火过程中二次再结晶的发生提供了必要条件。

附图说明

图1 本发明的以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯制备方法的工艺流程示意图

图2 本发明的实施例1中取向硅钢薄带坯中氮化铝抑制剂的透射电镜照片

图3 本发明的实施例1中取向硅钢薄带坯中氮化铝抑制剂的能谱分析照片。

具体实施方式

本发明的以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法工艺流程如图1所示。其工艺过程为：中频真空感应炉1内的钢水倒入中间包2内，中间包2内的钢水再流入由两个旋转的结晶辊3组成的空腔内形成熔池4，熔池4内的钢水与结晶辊3接触并形成凝壳，随着金属热量不断地被结晶辊3导出，钢水继续凝固，形成薄带坯5。薄带坯5出结晶辊3后立即通过气雾冷却和层流水冷却设备6对其进行连续冷却处理，然后再通过常化处理设备7对其进行连续常化处理。

下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例：

实施例1：

（1）冶炼，连铸：首先将原料在中频真空感应炉内冶炼，将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，导出温度为1370℃，形成厚度为2.2mm的取向硅钢薄带坯，薄带坯的化学成分按重量百分比为Si 3.1%，C 0.053%，N 0.004%，Als 0.034%，余量为Fe及不可避免的杂质；

（2）连续冷却：对连铸出的薄带坯进行连续冷却，冷却速率为200℃/s，终冷温度为1000℃；

（3）连续常化：连续冷却后的薄带坯在920℃保温2分钟后，再以25℃/s的冷却速率冷却至100℃以下；得到取向硅钢薄带坯成品，薄带坯中形成的弥散分布的氮化铝抑制剂粒子的尺寸范围为30~100nm；

如图2所示本实施例中取向硅钢薄带坯中的析出物具有细小、弥散分布的特征，其尺寸范围为30~100nm；如图3所示能谱分析结果表明这些析出物为氮化铝。

实施例2：

（1）冶炼，连铸：首先将原料在中频真空感应炉内冶炼，将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，导出温度为1300℃，形成厚度为3.5mm的取向硅钢薄带坯，薄带坯的化学成分按重量百分比为Si 2.8%，C 0.04%，N 0.003%，Als 0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质；

（2）连续冷却：对连铸出的薄带坯进行连续冷却，冷却速率为100℃/s，终冷温度为1050℃；

（3）连续常化：连续冷却后的薄带坯在950℃保温2分钟后，再以20℃/s的冷却速率冷却至100℃以下，得到取向硅钢薄带坯成品，薄带坯中形成的弥散分布的氮化铝抑制剂粒子的尺寸范围为30~100nm。

实施例3：

（1）冶炼，连铸：首先将原料在中频真空感应炉内冶炼，将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，导出温度为1400℃，形成厚度为5mm的取向硅钢薄带坯，薄带坯的化学成分按重量百分比为Si 3.4%，C 0.07%，N 0.008%，Als 0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质；

（2）连续冷却：对连铸出的薄带坯进行连续冷却，冷却速率为300℃/s，终冷温度为950℃；

（3）连续常化：连续冷却后的薄带坯在900℃保温5分钟后，再以40℃/s的冷却速率冷却至100℃以下，得到取向硅钢薄带坯成品，薄带坯中形成的弥散分布的氮化铝抑制剂粒子的尺寸范围为30~100nm。

Claims (2)

1.一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法，包括冶炼，连铸；连续冷却和连续常化步骤，其特征在于，将冶炼形成的钢水经双辊连铸机连铸后导出，形成厚度为2～5mm取向硅钢薄带坯，其化学成分按重量百分比为：Si 2.8～3.4%，C 0.04～0.07%，N 0.003～0.008%，Als 0.02～0.04%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，对其进行连续冷却，冷却速率为100～300℃/s，终冷温度为950～1050℃；然后将连续冷却后的薄带坯在900～950℃保温2～5分钟后，再以20～40℃/s的冷却速率冷却至100℃以下，得到取向硅钢薄带坯成品，在薄带坯中形成的弥散分布的氮化铝抑制剂的尺寸范围为30～100nm。

2.根据权利要求1所述的一种以氮化铝为抑制剂的取向硅钢薄带坯的制备方法，其特征在于所述的薄带坯从双辊连铸机导出时的温度为1300～1400℃。

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