[发明专利]一种基于薄带连铸制备高磁感高强度无取向硅钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种基于薄带连铸制备高磁感高强度无取向硅钢的方法。

背景技术

随着全球环境污染的加剧，气候问题成了各个国家工业发展必须考虑的重要因素之一。我国是一个人口大国、消费大国，能源与环境问题是21世纪面对的棘手问题。近年来，国家大力提倡开发清洁能源，绿色环保的新能源电动汽车正是在这样的背景下得以快速发展，是未来汽车发展的主流，而电动汽车的核心在于高速驱动电机的使用。

高速驱动电机的特点是不通过齿轮传动直接使车轮旋转，故对于无刷直流驱动马达具有高的要求。电机在高速运转时，存在一定的损耗，包括铁损和铜损，这些损耗与电机的功率存在很大的关系，功率越大，铁损所占的比例越大；电机的高速运转要求铁心材料具有高频低铁损的特点。

作为一种高速驱动电机产品的铁心，在电机高速旋转时，会产生很大的离心力，同时有些转子由于形状特殊在高速旋转时局部容易产生应力集中，这就要求其既具有高的强度和硬度，同时也要保证电机具有高的效率与高的转矩，即要求铁心材料铁损低，磁感强度高。以往电工钢的关注点仅仅为获得良好的磁性能，现在对其力学性能提出了更高的标准。高速驱动电机用无取向硅钢对性能的高要求使得其对生产工艺的控制难度大大加强。

鞍钢公开了一种高强度专用冷轧无取向硅钢的生产方法（CN103882288A），具有一定的新颖性，采用常规冶炼浇铸工艺进行生产，加上热轧，常化，冷轧，退火等后处理工艺，控制材料的强度与磁性能。目前国外的研究以日本采用常规流程生产的高强度无取向硅钢性能最为优良，日本新日铁（US8097094B2）曾公开过关于高强度电工钢的报导，主要特点是通过在基体中添加大量的Cu元素（0.6~8.0%），采用转炉冶炼，连铸，热轧，常化，冷轧，退火等工艺流程，特别是最终退火后还要在一定温度采用时间较长的时效退火工艺，控制Cu以细小的ε-Cu金属相形式析出，提高强度，磁性能也不降低。通过这些专利的介绍可以看出，利用常规方法制备高磁感高强度电工钢存在生产过程复杂，工艺要求严格，投资成本高、生产时间长、生产效率低等问题。

双辊薄带连铸技术是进入21世纪以来国家大力提倡的一种近终成形技术，在双辊铸轧机上浇注0.7~3mm厚薄带产品具有很大的优势。较传统的连铸工艺，这种工艺的主要优势在于：1.简化了常规生产工艺，从而大大方便了生产，节约了生产成本。2.设备占地面积小，免去了传统工艺热轧系统所需要的加热炉、缓冲炉等高污染设备，减少了投资成本，且生产过程更加节能与环保。3.薄带连铸工艺凝固速度在10²~10³K/s的亚快速凝固范围内，凝固速度快，生产效率高。4.对难于加工的脆性材料来说，传统工艺生产易产生裂纹等缺陷，而铸轧工艺不仅能够满足材料的成品厚度要求，而且对有害元素的敏感性极低，凝固带钢几乎无裂纹、偏析及传统方法易产生的质量缺陷。正是由于薄带连铸工艺在节能、经济与冶金上的突出优点，因而世界各国均投入较大力度发展该技术；现有结果表明，薄带连铸技术在制备高磁感高强度无取向硅钢上存在明显优势；为满足对高磁感高强度无取向硅钢的要求，应用薄带连铸技术生产无取向硅钢已经成为了研究热点。

无取向硅钢随硅含量的增加铁损降低，磁感降低，但强度增加，同时硅属于脆性元素，其添加的量越多，越难进行后续加工；无取向硅钢中硅元素添加量的这种矛盾导致低硅无取向硅钢具有高磁感、高铁损、低强度的特点，而高硅钢磁感和铁损较低，强度较高；针对目前对无取向硅钢产品高磁感高强度的需求，如何能够生产出较高磁感，且力学性能优良的无取向硅钢成了难题。

发明内容

针对现有无取向硅钢在制备技术及性能上存在的上述问题，本发明提供一种基于薄带连铸制备高磁感高强度无取向硅钢的方法，基于双辊薄带连铸技术，通过设计成分及后续的轧制和热处理，制备性能优良的高磁感高强度无取向硅钢。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、按设定成分冶炼钢水，其成分按重量百分比含C 0.001~0.005%，Si 2.4~3.5%，Mn 0.2~2%，Alt 0.35~1.0%，Ni 0.4~3%，Cr 0.5~4%，Sn 0.02~0.2%，O≤0.005%，S≤0.005%，N≤0.005%，P≤0.005%，余量为Fe；

2、将钢水通过浇口、中间包和布流式水口浇入双辊薄带连铸装置进行连铸，中间包预热温度1100~1200℃，浇入时钢水温度1520~1580℃，铸轧辊转速50~80m/min，获得厚度2~2.5mm的铸带；