CN202111182553.X一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法

权利要求

1.一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

(1)冶炼、连铸：按照设定成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 1.0～3.0％、Al 0.3～0.5％、Mn 0.1～0.3％、P 0.02～0.08％、C≤0.004％，其余为Fe；利用薄带连铸机获得1.5～2.5mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度30～50℃；

(2)轧制：将铸带经酸洗去除氧化铁皮后，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.35～0.50mm的冷轧板，单道次压下率20～30％；

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度400～500℃，保温时间10min～30min；

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度900～1000℃，保温时间6～10min；

步骤(3)中，预回复退火时的升温速率30～35℃/s，冷却速率20～40℃/s；

步骤(4)中，成品退火时的升温速率30～40℃/s，冷却速率≤40℃/s；

步骤(4)中，无取向电工钢成品退火板存在多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>；

步骤(4)中，无取向电工钢成品退火板轧向磁感值1.71～1.78T，横向磁感值1.70～1.76T，板面45°方向磁感值1.65～1.67T。

2.根据权利要求1所述的多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，{100}织构组分的体积分数为25～39％。

说明书

一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法。

背景技术

无取向电工钢是电机、发电机等设备的重要铁芯材料。无取向电工钢的性能主要包括磁感、铁损和磁各向异性，直接影响设备的能量转换效率。无取向电工钢的磁感主要受晶体织构影响，其中<001>晶向是易磁化方向，<111>晶向难磁化方向。因此，{100}织构是无取向电工钢的理想织构。然而，以厚板坯连铸和薄板坯连铸连轧为主的常规流程中，严重的热轧压下使得初始{100}织构难以保留，最终退火板中存在强的γ(<111>//ND)和α*({11h}<1 2 1/h>)磁性不利织构，使得现有无取向电工钢的磁感值距离材料的饱和磁感应强度还有较大距离。因此，探索{100}织构的新型制备方法是提高无取向电工钢的重要方向。

双辊薄带连铸是一种亚快速凝固技术，钢液经旋转的两个铸辊后，可直接凝固形成1～5mm厚的薄带，直接用于后续的冷轧过程。相比常规流程，薄带连铸流程制备无取向电工钢可以省去严重的热轧工序，具有节能、环保的优势。除此之外，从目前公布的专利来看，薄带连铸在制备{100}织构无取向电工钢方面具有明显的优势，磁感也得到大幅提升。但值得注意的是，现有工艺制备的无取向电工钢退火板{100}织构中仅含有Cube({100}<001>)组分，与强Goss({110}<001>)组分同时存在，使得无取向电工钢轧向与板面45°方向存在较大的磁性能差异，即大的磁各向异性。这对于要求各向同性的无取向电工钢是不利的。事实上，在薄带连铸无取向电工钢冷轧板中也存在较多的非Cube取向的{100}织构，比如{100}<011>、{100}<012>组分，这些组分在板面25°～45°方向存在易磁化的<100>晶向，有利于减弱磁各向异性。但是，这类织构组分在连续退火过程中，很难有效转化为{100}退火组织，导致电工钢在周向上出现较大的磁各向异性。综上，现有的技术手段在制备具有低磁各向异性的多组分{100}织构无取向电工钢方面仍有不足。

发明内容

针对上述现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，提高磁感、降低磁各向异性。

本发明的技术方案是：

一种多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)冶炼、连铸：按照设定成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si1.0～3.0％、Al 0.3～0.5％、Mn 0.1～0.3％、P 0.02～0.08％、C≤0.004％，其余为Fe；利用薄带连铸机获得1.5～2.5mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度30～50℃；

(2)轧制：将铸带经酸洗去除氧化铁皮后，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.35～0.50mm的冷轧板，单道次压下率20～30％；

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度400～500℃，保温时间10min～30min；

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度900～1000℃，保温时间6～10min。

所述的多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，步骤(3)中，预回复退火时的升温速率≥30℃/s，冷却速率20～40℃/s。

所述的多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，步骤(4)中，成品退火时的升温速率≥30℃/s，冷却速率≤40℃/s。

所述的多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，步骤(4)中，无取向电工钢成品退火板存在多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>，{100}织构组分的体积分数为25～39％。

所述的多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法，步骤(4)中，无取向电工钢成品退火板轧向磁感值1.71～1.78T，横向磁感值1.70～1.76T，板面45°方向磁感值1.65～1.67T。

本发明的设计思想是：

第一，通过控制薄带连铸工艺制备强{100}织构且厚度适中的无取向电工钢铸带，利用组织遗传性，在冷轧板中获得较多的多组分{100}变形组织；第二，通过预回复退火降低大尺寸{100}变形组织的储能，缩短大尺寸{100}变形组织的强回复(或连续再结晶)的孕育期，进而同时实现{100}<011>、{100}<012>等{100}组织的强回复和Cube组织的再结晶，获得多组分{100}退火织构，实现无取向电工钢高磁感周向均匀化。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

(1)本发明的技术方案通过控制铸带初始组织，同时引入了简单的回复退火过程来调控无取向电工钢的最终再结晶织构，方法简单。

(2)本发明的技术方案解决了{100}<011>、{100}<012>等{100}变形带不易再结晶的难题，通过强回复，实现了{100}变形组织向{100}退火组织的高效转化，制备出具有多组分{100}织构的无取向电工钢。

(3)本发明的技术方案获得的无取向电工钢{100}织构占比较高，周向磁各向异性得到有效改善。

附图说明

图1为本发明实施例3制备的无取向电工钢的显微组织。

图2为本发明实施例3制备的无取向电工钢的再结晶织构。

图3为本发明对比例1制备的无取向电工钢的显微组织。

图4为本发明对比例1制备的无取向电工钢的再结晶织构。

具体实施方式

在具体实施过程中，本发明通过控制薄带连铸参数制备1.5～2.5mm厚的无取向电工钢铸带，直接冷轧至厚度为0.35～0.50mm后，先进行预回复退火，再进行成品退火，此过程中控制退火温度、时间以及升降温速率。本发明所制备的无取向电工钢具有多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>，{100}织构组分所占比例达到25～39％，其轧向磁感值1.71～1.78T，横向磁感值1.70～1.76T，板面45°方向磁感值达到1.65～1.67T。

下面，通过实施例和对比例对本发明进一步详细阐述。

实施例1

本实施例中，多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法如下：

(1)冶炼、连铸：按照成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 1.2％、Al 0.3％、Mn 0.1％、P 0.03％、C 0.0025％，其余为Fe。利用薄带连铸机获得1.60mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度30℃。

(2)轧制：将铸带酸洗去除氧化铁皮，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.35mm的冷轧板，单道次压下率20～30％。

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度500℃，保温时间10min，升温速率35℃/s，冷却速率20℃/s。

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度900℃，保温时间10min，升温速率40℃/s，冷却速率20℃/s。

本实施例中，获得的无取向电工钢成品退火板为多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>，{100}织构组分的体积分数为29％。其轧向磁感值1.78T，横向磁感值1.76T，板面45°方向磁感值1.67T。

实施例2

本实施例中，多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法如下：

(1)冶炼、连铸：按照成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 1.2％、Al 0.3％、Mn 0.1％、P 0.03％、C 0.0032％，其余为Fe。利用薄带连铸机获得1.60mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度30℃。

(2)轧制：将铸带酸洗去除氧化铁皮，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.35mm的冷轧板，单道次压下率20～30％。

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度400℃，保温时间30min，升温速率35℃/s，冷却速率20℃/s。

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度900℃，保温时间10min，升温速率40℃/s，冷却速率20℃/s。

本实施例中，获得的无取向电工钢成品退火板为多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>，{100}织构组分的体积分数为25％。其轧向磁感值1.77T，横向磁感值1.76T，板面45°方向磁感值1.65T。

实施例3

本实施例中，多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法如下：

(1)冶炼、连铸：按照成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 2.8％、Al 0.5％、Mn 0.3％、P 0.08％、C 0.0018％，其余为Fe。利用薄带连铸机获得2.5mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度50℃。

(2)轧制：将铸带酸洗去除氧化铁皮，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.50mm的冷轧板，单道次压下率20～30％。

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度500℃，保温时间10min，升温速率30℃/s，冷却速率35℃/s。

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度1000℃，保温时间6min，升温速率30℃/s，冷却速率30℃/s。

本实施例获得的无取向硅钢板的组织如图1所示，退火织构如图2所示。由图1和图2可以看出，采用本方法制备的无取向电工钢中存在较多的大尺寸晶粒，这些晶粒的长径比较大，其形貌与常规的再结晶晶粒不同，属于强回复。退火板的织构为多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>组分，{100}织构组分的体积分数达到39％。其轧向磁感值1.73T，横向磁感值1.71T，板面45°方向磁感值1.67T，磁各向异性较小。

实施例4

本实施例中，多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法如下：

(1)冶炼、连铸：按照成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 2.8％、Al 0.5％、Mn 0.3％、P 0.08％、C 0.0027％，其余为Fe。利用薄带连铸机获得2.5mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度50℃。

(2)轧制：将铸带酸洗去除氧化铁皮，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.50mm的冷轧板，单道次压下率20～30％。

(3)预回复退火：将冷轧板进行预回复退火，退火温度500℃，保温时间30min，升温速率30℃/s，冷却速率20℃/s。

(4)成品退火：将预回复退火板进行成品退火，退火温度1000℃，保温时间6min，升温速率30℃/s，冷却速率30℃/s。

本实施例中，获得的无取向电工钢成品退火板为多组分{100}织构，包括{100}<001>、{100}<012>和{100}<011>，{100}织构组分的体积分数为31％。其轧向磁感值1.72T，横向磁感值1.71T，板面45°方向磁感值1.65T。

对比例1

本对比例中，多组分{100}织构无取向电工钢的制备方法如下：

(1)冶炼、连铸：按照成分冶炼钢液，按质量百分比计，钢液化学成分为：Si 2.8％、Al 0.5％、Mn 0.3％、P 0.08％、C 0.0023％，其余为Fe。利用薄带连铸机获得2.5mm厚的铸带，浇铸时钢液过热度50℃。

(2)轧制：将铸带酸洗去除氧化铁皮，利用四辊可逆轧机冷轧至厚度为0.50mm的冷轧板，单道次压下率20～30％。

(3)成品退火：将冷轧板进行成品退火，退火温度1000℃，保温时间6min，升温速率30℃/s，冷却速率30℃/s。

本对比例中，获得的无取向电工钢板的组织如图3所示，再结晶织构如图4所示。由图3和图4可以看出，其{100}织构仅为强的{100}<001>组分，{100}织构组分的体积分数仅为18.7％。相比实施例3中的无取向电工钢，{100}组分单一，且含量减少20.3％。其板面45°方向磁感值仅为1.63T，低于实施例3。

实施例和对比例结果表明，本发明通过优化退火工艺，利用{100}变形组织的强回复与再结晶协同作用，从而显著增强{100}退火织构，方法简单有效。