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鲁辉虎等:双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展
文章编号:1001-9731(2015)増刊(1)-0017-05
双辊薄带连铸取向硅钢的硏究进展
鲁辉虎,刘海涛,宋红宇2,刘振宇2,王国栋2
(1.运城职业技术学院机电工程系,山西运城04000
2.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819)
摘要:利用薄带连铸技术生产取向硅钢具有独特
的技术优势,国内外开展了大量的基耐理论及エ业化2双辊薄带连铸技术的特点
应用等研究エ作,并形成了一些专利技术,但仍处于中
薄带连铸过程以两个反向旋转的冷却辊为结晶
试阶段。我国已在实验室条件下采用薄带连铸技术试器,钢液浇注后快速凝固,同时承受一定的塑性变形
制出取向硅钢原型钢,其中高磁感取向硅钢的磁感指由钢液直接形成1~5mm厚的薄带,是一种典型的近
标达到B8=1.94T。薄带连铸生产取向硅钢的技术终形成形工艺。双辊薄带凝固属于亚快速凝固过程,
难点主要集中在凝固组织控制、抑制剂析出行为、高斯亚快速凝固可以显著改善凝固组织,优化合金中亚稳
种子起源、冷加工塑性等方面。本文围绕薄带连铸技相的控制,目前已成功应用于低碳钢、高速钢、不锈钢、
术制备取向硅钢的工艺要点和难点,概述了国内外薄铝合金、镁合金等的生产研究(图1示出 Castrip生产
带连铸取向硅钢的最新研究进展。最后,指出了薄带线)。目前,国内外在双辊薄带连铸取向硅钢方面已
连铸取向硅钢的研究方向。
经形成了一些专利,我国东北大学在实验室条件下成
关键词:取向硅钢;薄带连铸;抑制剂;组织;织构
功制备了取向硅钢原型钢7,其中高磁感取向硅钢
中图分类号:TG142.7
文献标识码:A的磁感指标B8=1.94T,但目前尚未实现工业化生
DO1:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.増刊(1).004
产
钢包
取向硅钢具有单一的高斯织构({110001》),是
过渡段及喷嘴
一种重要的软磁材料,主要用于生产变压器铁芯。
取向硅钢的传统生产流程复杂、冗长。目前工业上主
热轧机架
剪切
冷却台
要采用高温加热工艺(1400C)和低温渗氮工艺
铸辊
生产。高温加热存在产品缺陷多、成材率低、炉子寿命
短等诸多问题,加之生产流程过长,生产成本偏高;低
可控气氛
温滲氮技术可将加热温度降至1100~1300C,避免
夹送辊
夹送辊
了高温加热,但往往需要增加渗氮工艺,同时需要精确
卷取机
图1 Castrip薄带连铸工艺路线
控制脱碳退火温度与退火时间,控制难度大。因此
开发短流程工艺,减量化、高效化制备取向硅钢具有广
Fig I Layout of Castrip in nucor
阔的应用前景。
3双辊薄带连铸取向硅钢制备工艺
近年来,双辊薄带连铸技术取得了较大进展,已经
成功应用于低碳钢的商业化生产。应用双辊薄带连铸
目前,国内外关于薄带连铸取向硅钢制备工艺及
技术可以直接铸轧出厚度接近于热轧板的铸带,大大基础理论方面的研究较少,日本新日铁公司21与蒂
减少了热轧道次,因此薄带连铸技术在制备硅钢上具
森克虏伯公司5最早开展了制备工艺的探索,美国
有巨大的优势。
AK公司8随后也开发了制备工艺。上海钢铁研究
本文主要分析薄带连铸技术的特点,并围绕薄带所最早在国内开展了此领域的研究工作并取得了
连铸技术制备取向硅钢的工艺要点和难点,介绍当前
些成果,近年来东北大学7开展了薄带连铸取向
薄带连铸取向硅钢的研究现状。
硅钢制备理论方面的研究工作,并取得了一定的成果
3.1日本新日铁公司
新日铁公司以AIN+MnS为抑制剂,采用双辊快
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50734001,51004035,51374002);中央高校基本科研业务费专项资助项目
(N120407009,N140705001);中国博土后基金资助项目(2014M560218)
作者简介:鲁辉虎(1988-),男,江苏徐州人,硕土,助教,主要从事硅钢短流程制备技术究 hail liuhe(a ral neu,cdu.cn
收到初稿日期:2014-11-13
收到修改稿日期:2015-02-03
通讯作者:刘海涛,E
2015年增刊I(46)卷
淬法制备2.3mm厚薄带,二次冷却(空冷、弱水或强3.5mm取向硅钢薄带,1150℃热轧后并常化处理,热
水冷却),1050C×3min常化,酸洗,一次冷轧至轧压下量控制为20%~50%,随后采用二步冷轧至
0.3mm厚,(或冷轧至1.2mm,1050CX3min中间0.27mm,退火后取向硅钢原型钢Bs=1.84T;而采用
退火,二次冷轧至0.3mm),脱碳退火,涂氧化镁,高温
步冷轧至0.23mm可以制备高磁感取向硅钢原型
退火1200C×10h。结果表明,二次冷却对后续冷轧钢,Bs=1.94T。
工艺要求影响较大,采用弱水冷却时,铸坯为混乱的织
综上所述,新日铁采用无热轧工艺,明确了铸态组
均,采用一步冷轧或两步冷轧都能获得较好磁性,其中织对冷轧工艺的选择性要求:(1)铸坯在1300
步冷轧产品磁感更高,B1=1.92T;采用强水冷却900C温度区间内,沿厚度方向心部冷却速度
时,铸坯主要为(100)(0zo)柱状晶组织,几乎没有高斯10C/s;(2)冷轧压下量不能低于80%,冷轧压下量
织构,只有采用二步冷轧可获得较好磁性B-1,88T。为92%时,磁感可达B1=1.94T;(3)采用多次冷轧
新日铁以1.4~1.8mm厚铸带为原料,采用5次加中间退火制备超薄带。而 Terni技术采用在线热轧
冷轧加5次时效(250CX5min)的方式制备出低铁工艺,流程更加紧湊,但对热軋轧压下量及化学成分要求
损、高磁感取向硅钢超薄带,产品规格分别为0.05,
格,磁性能也较好。AK公司采用“一道次”热轧十
0.10和0.15mm,磁性能可达B8=1.94T,W1s5
两阶段冷轧工艺,重点解决了连铸过程断带及抑制剂
0.55W/kg-18。
粗大的问题,同时提出了对热轧及常化处理系统控制
意大利 Terni公司
的理论。东北大学采用在线热轧工艺,利用一阶段冷
Terni公司以Cu2S/Cu+MnS为抑制剂,采用薄轧方式制备了高磁感取向硅钢。
带连铸法制备3.5mm厚薄带,1150C在线热轧至4双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展
2.0mm,1100C常化,一次冷轧至0.3mm,Bs=
1.95T。而无在线热轧产品磁性能较差,B8=1.71T
取向硅钢的传统生产流程中,关键目标是在高温
研究表明提高C、Mn元素含量,在1100~1200℃范退火过程中通过二次再结晶过程形成强高斯织构,其
围内施加15%~50%的热轧压下量,形变诱导a→y核心是抑制剂控制技术。薄带连恃冷却速率极大(可
相变,形成25%~60%的奥氏体,促进铁素体再结晶达102~10℃/s),薄带的凝固过程与传统铸坯显著不
细化组织,解决了铸帯组织粗大、不均匀等问题,同时同。此外,由于铸轧带厚度接近于热轧板厚度,其热轧
磁感指标达到Bs=1.95T。
压下量受到限制。因此,薄带连铸取向硅钢的组织、织
3.3美国AK公司
构以及抑制剂控制与传统工艺相比有很大差别,