高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法及其裝置的製作方法

2023-06-23 07:19:41

專利名稱：高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵材料加工與製造領域，具體涉及一種高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法及其裝置。
背景技術：
眾所周知，對於Fe-Si矽鋼合金，隨著Si含量的增加，尤其當Si含量超過5%以後，合金就會變得既硬又脆，使加工性能急劇惡化。但是，高矽鋼材料優異的磁學性能和廣泛的應用前景，又吸引著人們進行大量的研究和開發工作。 I)傳統軋制工藝自從T. Ishizaka等於1966年利用熱軋-冷軋法首次製備出O. 3mm厚的
Fe-6. 5%Si矽鋼薄帶以來，人們一直在努力探索，使製備高矽鋼薄板的傳統工藝儘量簡單、經濟、操作性強，並取得了一些成果如對Super Sendust合金(即Fe-Si-Al-Ni系高導磁合金)經過熱軋可以得到O. 05、. 30mm的薄板，或經過熱軋、溫軋及最後的冷軋工藝可以得到
O.20mm厚的薄板；俄羅斯研製了另一種三軋法工藝，即熱軋、溫軋和冷軋，且在矽原子有序排列的溫度區間以大於總軋制量75%的中間溫軋來破壞矽原子的有序排列和改善塑性，但用這種方法獲得Fe-6. 5%Si高矽鋼所實施的附加處理工藝相當複雜。另外，這些軋制工藝基本上沒有詳細的報導。2)快速凝固工藝近年來，快速凝固技術在金屬材料加工製備中獲得了突飛猛進的發展。利用快速凝固技術對高矽鋼薄帶的製備已取得了一些成果，並且顯示出了希望所在。(I)急冷制帶法1978年，N. Tsuya和K. T. Arai利用急冷工藝生產出O. 03 O. Imm的6. 5%Si高矽鋼薄帶，其極其細小的晶粒組織引起了人們極大的關注。對運用該工藝製備Fe-6. 5%Si高矽鋼、Sendust合金以及Fe3Si等各種Fe3Si基合金的方法和技術，後來者進行了大量的研究。國內某科研單位應用快速凝固方法成功地研製出了磁致伸縮接近零和電阻率高達82 μ Ω · cm的Fe-6. 5%Si鑄態極薄帶(厚40 60 μ m，寬l(T25mm)。但這些研究僅僅限於應用基礎研究，要進行規模化生產還很困難，其原因就是用這種工藝生產出來的薄帶，厚度和寬度有限，而且形狀也不盡如人意。(2)噴射成形法噴射成形工藝是涉及粉末冶金、液態金屬霧化、快速冷卻和非平衡凝固等多領域的新型材料製備技術。其特點就是將經氣體霧化的液態金屬熔滴沉積到一定形狀的接收器上，直接製成一定形狀的產品。由於該技術是具有通用性和產品多樣性的柔性製造系統，厚度不受限制，產品形狀也容易控制，所以用此方法來製備Fe-6. 5%Si高矽鋼是可行的.也是很有希望的。遺憾的是，目前很少有這方面的報導。3) CVD 工藝
CVD工藝是利用傳統的取向或無取向矽鋼片的表面和矽化物之間的高溫化學反應使Si富集在矽鋼片上，這是迄今為止製備Fe3Si基合金最為突出和成功的工藝。這種方法像逆流鑄造法一樣，既能製取高矽鋼也能製取「梯度」鋼，並且能夠獲得晶粒度可以控制的各向異性和各向同性的材料。1988年日本鋼管公司(NKK)成功利用軋制加滲矽技術，生產出厚O. Γ0. 5mm、寬400mm的Fe_6. 5%Si無取向高矽鋼片。通過不斷的實踐和研究，於1993年7月正式建成月產100噸的CVD連續滲矽生產線，生產O. Γθ. 3mm厚、600mm寬的Fe-6. 5%Si高矽鋼片。由於半導體的迅速發展，推動電器設備在更高頻率下工作，並要求具有更低的鐵損，為此，NKK於1995年又開發生產了 O. 05mmX600mm的產品。通過優化生產條件，明顯改善了產品的加工性能，取名為Super E Core的高娃鋼板主要用於電力機械和磁性器件方面。儘管CVD工藝已取得成功，但仍存在如下問題( I)沉積溫度高，能耗大，設備腐蝕嚴重，壽命縮短；(2) CVD工藝靠的是SiCl4通過腐蝕鐵表面形成Fe3Si而沉積，因而會在表面產生腐蝕坑窪與不平，需要溫軋平整，這給生產帶來不便；(3)按CVD工藝產生的FeCl2，廢氣既嚴重汙染環境，又造成鐵的流失。

發明內容
本發明的第一個目的在於提供一種高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，所述高矽鋼的矽含量為3 7%。本發明的另一個目的在於提供一種鑄軋複合生產裝置。為實現上述第一個目的，本發明採用如下的技術方案一種高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，包括如下步驟I)在惰性氣體保護下，將待覆合母材自上而下穿過由一對鑄帶輥和兩塊分別設置在該對鑄帶輥兩端的側封板圍成的熔池，所述待覆合母材為冷軋薄帶鋼，溫度為2(T50°C，厚度為 O. 5^3. Omm ；2)然後，向所述熔池中注入矽含量為3 7%的鋼液，所述鋼液的溫度控制在1350 1550°C ;同時，21)待覆合母材以l(Tl00m/min的速率向下運動；並且，22)啟動鑄帶輥，所述鑄帶輥輥面溫度為10(T600°C，轉動速度為2(Tl20m/min，鑄帶輥的輥間距為薄帶鋼的f 1.1倍；使熔池中的鋼液經待覆合母材和鑄帶輥的雙向冷卻，分別在待覆合母材的兩面各形成一層高娃鋼複合鑄帶；3)再後，兩面各形成一層高矽鋼複合鑄帶的母材經平整輥處理、冷軋機軋制後即得高娃鋼薄帶鋼材。進一步地，所述步驟I)中，待覆合母材為矽含量不大於3. 5%的冷軋鋼板，所述步驟2)中，鋼液的矽含量為6 7%。 再進一步地，所述步驟2)中，熔池中鋼液的液面高度為5 200_。更進一步地，所述步驟3)中，控制平整輥內部水冷裝置的水溫為常溫、水壓為
O.1^0. 4Mpa。為實現上述第二個目的，本發明採用如下的技術方案一種鑄軋複合生產裝置，它包括左右兩個鋼包，依次成對設置在鋼包下方的鑄帶輥、平整輥、導向夾送輥，所述鑄帶輥和平整輥內部都帶有水冷裝置，且所述鑄帶輥兩端各設置有一塊側封板，所述鑄帶輥與側封板圍成一個熔池，所述導向夾送輥後方設有冷軋機，所述冷軋機後方設有卷取機；它還包括一個設有進氣口和出氣口的保護罩，所述保護罩至少覆蓋所述鑄帶輥與側封板所圍成的熔池。作為優選方案，所述保護罩還向下覆蓋至平整輥的上半部。進一步地，所述保護罩設置有f 30個直徑為5 50mm的進氣孔和f 20個直徑為5 30mm的出氣孔。再進一步地,所述鑄帶棍的直徑為10(Tl000mm。
更進一步地，所述鑄帶輥和平整輥之間的距離為30(Tl500mm。本發明中，由於待覆合母材的溫度遠低於矽含量為3 7%的鋼液，將待覆合母材以一定速度自上而下穿過鋼液時，待覆合母材使其表面附近的鋼液降溫，發生凝固，在待覆合母材表面形成一層高矽鋼凝固層；同時，帶水冷裝置的鑄帶輥使與其表面接觸的鋼液降溫凝固，形成又一層高矽鋼凝固層；到吻合點時，鑄帶輥將其表面的高矽鋼凝固層以一定的壓力，壓到待覆合母材表面的高矽鋼凝固層上，形成一個新凝固的高矽鋼複合層；待覆合母材從吻合口出來時，新的高娃鋼複合層和待覆合母材牢固地結合在一起，形成高娃鋼複合鑄帶；再經平整輥的冷卻、平整及冷軋機的進一步軋制，即可得到表面平整、厚度均勻的高矽鋼薄帶。因此，本發明具有如下的優點I)由於本發明是採用雙向冷卻技術，通過一對鑄帶輥把兩個自然冷卻的結晶層(也稱為履層)擠壓成一個履層，出液面時由於表面是加工狀態，因此，表面質量好、履層組織細密、結合力強；且由於雙向冷卻速度快、晶粒細小，從而有效改善了矽鋼的脆性。2)本發明的裝置簡單，成本低廉，生產方法具有環境友好性，適用範圍廣。3)本發明製備的高矽鋼薄帶，具有較好的冷加工性，可以進行溫軋、冷軋、卷取、衝片等，產品規格範圍寬，拓寬了應用領域。4)本發明的裝置不僅可以進行雙金屬的鑄軋複合，如銅-鋼-銅、銅-鋁-銅、矽鋼-鋼-矽鋼等，還可進行多金屬的複合，如不鏽鋼-鋼-鋁等。


圖I為本發明的鑄軋複合生產裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。如圖I所示，本發明的鑄軋複合生產裝置，包括左右兩個鋼包1，依次成對設置在鋼包I下方的鑄帶輥2、平整輥3和導向夾送輥4，鑄帶輥2和平整輥3的內部都帶有水冷裝置，且鑄帶輥2的兩端各設置有一塊側封板5，鑄帶輥2與側封板5圍成一個熔池，導向夾送輥4的後方設有冷軋機6，冷軋機6後方設有卷取機7。上述鑄帶輥的直徑為10(Tl000mm，鑄帶輥和平整輥之間的距離為30(Tl500mm。該裝置還包括一個保護罩8，保護罩8上設有20個直徑為40mm的進氣口和15個直徑為20mm的出氣口，保護罩8覆蓋鋼包I、熔池及平整輥3的上半部。
使用該裝置進行鑄軋複合生產高矽鋼薄帶時，按如下步驟進行操作I)將待覆合母材9通過保護罩8並自上而下穿過鑄帶機2、平整輥3、導向夾送輥4、冷軋機6後進入卷取機7，所述待覆合母材9為Si ( 3. 5%的冷軋矽鋼薄帶，溫度為30°C，厚度為I. Omm ；2)分別調整鑄帶輥2和平整輥3的輥間距為I. 05mm ；3)左右鋼包I分別向由一對鑄帶輥2、兩塊側封板5和待覆合母材9圍成的左右熔池中注入Si含量為6. 5%的鋼液至100mm，所述鋼液的溫度控制在1450°C;為保證鑄軋複合生產連續進行，可將鋼液不斷注入熔池，並控制熔池的液面高度波動不超過±3_，熔池中鋼水的溫度波動不超過±10°C ；4)啟動生產線設備，使待覆合母材9的輸送速率為30m/min，鑄 帶輥2內部水冷裝置的水壓為O. 25MPa，鑄帶輥2的輥面溫度為300°C，充入常溫惰性氣體，使保護罩內的壓強為I. I個大氣壓；平整輥3內部水冷裝置的水溫為常溫、水壓為O. Γ0. 4Mpa ；5)待覆合母材9經鑄帶輥2和側封板5圍成的熔池、平整輥3、導向夾送輥4和冷軋機6後，即得高矽鋼薄帶鋼材。
權利要求
1.一種高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，其特徵在於它包括如下步驟 1)在惰性氣體保護下，將待覆合母材自上而下穿過由一對鑄帶輥和兩塊分別設置在該對鑄帶輥兩端的側封板圍成的熔池，所述待覆合母材為冷軋薄帶鋼，溫度為2(T50°C，厚度為 O. 5 3. Omm ； 2)然後，向所述熔池中注入矽含量為3 7%的鋼液，所述鋼液的溫度控制在1350 1550°C ;同時， 21)待覆合母材以l(Tl00m/min的速率向下運動；並且， 22)啟動鑄帶輥，所述鑄帶輥輥面溫度為10(T600°C，轉動速度為2(Tl20m/min，鑄帶輥的輥間距為薄帶鋼的廣I. I倍； 使熔池中的鋼液經待覆合母材和鑄帶輥的雙向冷卻，分別在待覆合母材的兩面各形成一層高娃鋼複合鑄帶； 3)再後，兩面各形成一層高矽鋼複合鑄帶的母材經平整輥處理、冷軋機軋制後即得高娃鋼薄帶鋼材。
2.根據權利要求I所述的高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，其特徵在於所述步驟I)中，待覆合母材為矽含量不大於3. 5%的冷軋鋼板，所述步驟2)中，鋼液的矽含量為6 7%。
3.根據權利要求I或2所述的高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，其特徵在於所述步驟2)中，熔池中鋼液的液面高度為5 200mm。
4.根據權利要求I或2所述的高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，其特徵在於所述步驟3)中，控制平整輥內部水冷裝置的水溫為常溫、水壓為O. Γ0. 4Mpa。
5.根據權利要求3所述的高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法，其特徵在於所述步驟3)中，控制平整輥內部水冷裝置的水溫為常溫、水壓為O. Γ0. 4Mpa。
6.一種鑄軋複合生產裝置，其特徵在於它包括左右兩個鋼包，依次成對設置在鋼包下方的鑄帶輥、平整輥、導向夾送輥，所述鑄帶輥和平整輥內部都帶有水冷裝置，且所述鑄帶輥兩端各設置有一塊側封板，所述鑄帶輥與側封板圍成一個熔池，所述導向夾送輥後方設有冷軋機，所述冷軋機後方設有卷取機；它還包括一個設有進氣口和出氣口的保護罩，所述保護罩至少覆蓋所述鑄帶輥與側封板所圍成的熔池。
7.根據權利要求6所述的鑄軋複合生產裝置，其特徵在於所述保護罩還向下覆蓋至平整輥的上半部。
8.根據權利要求6或7所述的鑄軋複合生產裝置，其特徵在於所述保護罩設置有Γ30個直徑為5 50mm的進氣孔和I 20個直徑為5 30mm的出氣孔。
9.根據權利要求6或7所述的鑄軋複合生產裝置，其特徵在於所述鑄帶輥的直徑為100 1000mm。
10.根據權利要求6或7所述的鑄軋複合生產裝置，其特徵在於所述鑄帶輥和平整輥之間的距離為300 1500mm。
全文摘要
本發明公開了一種高矽鋼薄帶的鑄軋複合生產方法及其裝置，該方法是在惰性氣體保護下將低溫的待覆合母材自上而下穿過由一對鑄帶輥和兩塊分別設置在該對鑄帶輥兩端的側封板圍成的熔池，然後，向所述熔池中注入矽含量為3～7%的高溫鋼液，同時使鑄帶輥輥面溫度維持在較低的溫度狀態，並將待覆合母材以一定速率向下運動，從而使熔池中的鋼液經待覆合母材和鑄帶輥的雙向冷卻，在待覆合母材的表面形成一層高矽鋼複合鑄帶；並經平整、軋制後即得高矽鋼薄帶鋼材。該裝置主要利用鑄帶輥和待覆合母材實現對鑄帶輥和側封板圍成的熔池中的鋼液的雙向冷卻。本發明裝置簡單，成本低廉，生產方法具有環境友好性，生產的矽鋼晶粒細小，有效改善了矽鋼的脆性。
文檔編號B22D11/06GK102962418SQ201210535289
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者張鳳泉, 駱忠漢, 傅連春, 張文輝, 周桂峰 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司