2003年10月 October 2003钢 铁 研 究 Research on Iron 在铸辊内提高水冷循环速率;选用具有高温强度的铜合金辊套5)采用MnSe +BN为主要抑制剂可生产高磁感极低铁损的取向硅钢板[3]6)在冷轧道次间或冷轧最后道次,检测钢板的铁损并反馈或前馈调整冷轧工艺,可有效改善产品磁性的离散度7)采用改变工作辊结构、 钢板边缘磨削处理且保证各机架入口侧钢板边部温度为80℃ 以上等方法有效减少钢板断裂和板端开裂8)为获得整个带卷长度方向磁性优良的含Al取向硅钢,可在冷轧前对带卷进行加热处理,或在冷轧过程中进行轧制道次间的时效处理和带卷保温处理,或在冷轧后进行带卷卷取保温处理9)提出了抑制钢板表面氧化的方法:热处理保护气中氧浓度控制在10 %以下;冷轧各机架间及轧制结束后到卷取间至少进行1次除去粘附于钢板表面液体的处理;冷轧轧制油、 轧辊冷却油及带钢冷却油中至少有一种处理液中添加氧化抑制剂日本新日铁钢铁公司3002002.0～6.02.5～4.5(1)采用控制凝固后二次冷却中最佳的冷却温度范围(1 200～900 ℃)和最佳的二次冷却速度(下限值为100℃ Πs)的方法获得了二次 再结晶的最佳基本组织[4]。
(2)在足够的冷轧压下率(60 %～90 %)和合适的退火工艺(1 100℃ 以上)的配合下,获得了磁特性良好的单取向硅钢 (3)开发了以AIN为主、MnS为辅助抑制剂的一次大压下率冷轧法, 获得的产品磁性高且稳定德国蒂森公司5003003000.3～3.02.03.25.0采用碳纤维和陶瓷材料制成的侧封板,取得了令人满意的应用效果德国马克斯 —布兰卡研究所150603000.3～2.06.0着重研究了双辊薄带连铸浇钢过程中工艺参数对硅钢薄带的组织结构和产品缺陷的影响 德国材料研究中心1100.3～1.54.5～5.2在研究铸辊轧制力对铸带凝固组织乃至最终铸带的质量影响方面取得了显著的成果法国IRSID1 5008658652.03.2法国于齐诺尔公司1 5008658652.0～4.0(1)主要研究了辊速、 辊径、 辊缝以及注流直径、 注流压力等对硅钢 薄带的影响 (2)可通过加大辊径来使铸带厚度增加厚度为500μm的铸带适合 用300 mm直径的铸辊浇铸,旋转速度应为1 mΠs左右[2]英国中央科学院黑色金属研究院1500.15～0.34.5(1)研究了铸辊的磨损机理,发现由辊间骤冷所获得的铸带的宽度由所消耗的金属量确定并取决于熔池液位的高低,铸带厚度随熔池的深度增加而增加。
2)研究了铸带的质量,发现铸带和铸辊表面的粗糙程度随浇铸过程的进行一直在增加,这主要是合金成分的影响,温度的影响较小欧洲带钢公司(EUROSTRIP○R)(1)通过优化选择耐火材料并结合采用洛仑兹力钢液保持技术,解 决了浇铸辊端侧封板的磨损问题 (2)通过采用铜基合金浇注辊加电解镍镀层,解决了浇铸辊耐磨寿 命问题 (3)通过改变和优化浸入式水口的结构尺寸和相应的工艺参数,解 决了熔池液面波动的问题·06·续表1研究单位铸机参数Πmm铸带参数Πmm 辊径辊宽带宽带厚w(Si)Π%研究成果上海钢铁 研究所2001102.0～6.05005002.0～4.0(1)掌握了双辊薄带连铸机的主要技术参数和关键技术,以及各参数对薄带质量的影响规律2)通过分析双辊薄带连铸工艺热传输过程,建立了二维有限差分热流模型东北大学2501.0～5.0(1)在异径双辊薄带连铸的开发研究中取得了较大的成果2)研究了异步轧制和热处理条件对取向硅钢薄带磁性能的影响规律,成功制取了具有高度[110](001)取向的3次再结晶硅钢薄带3)研究了异步轧制冷轧硅钢薄带的织构,发现异步轧制冷轧织构组分与常规轧制基本相同,但沿板厚方向呈不对称分布。
γ织构强度比常规冷轧板高当压下率增加时,有利织构(γ织构、η织构)组分的强度和体积分数都有提高,将有利于最终三次再结晶退火织构的转变重庆大学2501501500.5～5.02.0～5.0(1)采用透射电镜观察、 电子衍射花样分析、X衍射分析及能谱分析的方法,发现含3.0 %Si的硅钢铸带基体组织为单相α- Fe和少量 无序Fe3Si析出相晶界处存在硅原子的偏聚,w(Si)较晶内略高,晶内位错缠集,呈网状分布 (2)硅钢铸带坯经适当的冷轧和热处理后,无序的Fe3Si转化为有序的Fe3Si ,且电磁性能可以达到常规方法生产的硅钢性能要求3)建立了双辊薄带连铸过程的综合传热数学模型,模拟出薄带凝固过程中的温度场,并利用温度场对各凝固点组织进行了预测是非取向硅钢)和低碳钢,硅钢薄带厚1～6 mm 新日铁和三菱重工联合建造的双辊薄带试验机, 辊径为1 200 mm ,辊面宽度为800Π1 300 mm该铸 机采用了先进的薄带连铸自动控制系统,包括液 面控制系统、 厚度自动控制系统以及速度控制系统等液面控制精度高达0. 2 % ,铸带厚度 偏差小于 ±0.3 %到目前已成功浇铸出厚度为1.6～5.0 mm、 宽度为800～1 330 mm的不锈钢带。
澳大利亚的BHP公司与日本IHI公司合作开发了 一台最接近工业规模的宽断面双辊薄带连铸机,于1995年在BHP公司的Prot Kembla钢厂成功浇 铸出厚度为2 mm、 宽度为1 900 mm的带钢钢卷 韩国浦项钢铁公司、 韩国工业技术研究院和英国 戴维公司合作,于1991年建成了一台1 t规模的 双辊薄带试验铸机在浇铸过程中,通过采取钢 液净化技术和防止钢液氧化的办法来防止钢液中 非金属夹杂物和有害气体含量增多,使钢带具有 良好的表面和内部质量此外还通过改进水口和 侧封的设计,以保证水口和侧封具有合适的温度来防止渣壳产生1999年,欧洲的于齐诺尔公司、 蒂森公司、 特尔 尼特殊钢公司、 意大利钢铁研究院和奥钢联工程技 术公司合作,共同开发立式双辊薄带连铸工艺,并 将这一联合体取名为欧洲带钢公司(EUROS2TRIP○R)至今为止,在法国Isbergues的Myosotis 厂、 意大利的AST - T erni厂已生产出几千吨薄带 钢生产的带钢最大宽度为1 430 mm,生产率为121 tΠh ,轧制压下量达46 %,产品有硅钢、 不锈 钢及碳钢,并已开始销售[5]EUROSTRIP○R现在正进一步拓宽带钢连铸技术的应用领域。
3 双辊薄带连铸工艺生产硅钢的技术要点和难点双辊薄带连铸是一个在高温条件下以较高的 铸速连续铸出薄带的复杂过程,伴随有流动、 传质、 凝固传热、 应力变形以及相变等,其工艺特点是: (1)厚度薄、 一般生产的产品只有1～6 mm厚;(2)拉速高,约30～90 mΠmin ,比板坯和薄板坯连铸高几十倍; (3)冷却凝固速度快,在100～1000℃ Πs之间;(4)冶金长度短;(5)结晶器与凝固带钢之间无相对运动,无摩擦力;(6)不需要保护渣,整个凝固过程是在与铸辊持久接触中进行的,直至两个凝固壳在很窄的辊 缝中合拢 因此,双辊薄带连铸有其特有的技术要点和 难点下面就工艺参数、 侧封技术、 合金成分及结 晶组织等展开讨论·16·3.1 工艺参数 工艺参数如熔池液面高度、 过热度、 浇铸速度、 浇注温度、 冷却水量、 冷却速度、 辊速和辊缝等的控制至关重要,它们直接关系到铸坯的显微组织、 内 部质量、 表面质量和几何尺寸精度等各工艺参数 之间相互影响,对工艺参数的控制应从整体考虑 凝固起始点控制是双辊薄带连铸的关键凝 固必须在整个带钢宽度上均匀开始,并均匀展开, 否则就会出现折皱和纵裂等缺陷。
增大辊速可提高熔池中钢液整体流动水平, 有助于钢液的自身搅拌和保持钢液温度及化学成 分的均匀,但辊速过大会造成熔池流动不稳定 有文献报道[6～7],熔池液面波动超过 ±2 mm时, 带坯就会出现纵向裂纹;但熔池液面区域流体运动过于平静,不利熔池上部钢液的更新,又容易造 成液面结壳 浇注温度指金属熔体从喷嘴喷出时的温度, 该温度应高于合金液相线20～80℃若浇注温 度过高会出现薄带重熔现象,浇注温度过低会出现横向裂纹 浇铸速度希望高一些,因为浇铸速度提高,弯 月面与铸辊之间的接触点就降低,由此由熔池表 面扰动引起的凝固起始影响减小Jae Y oung PARK等[8]研究了过热度对双辊连铸的4.5 %硅钢薄带的织构和显微组织影响结 果表明:当铸带的过热度为20℃ 时,铸带表面层 到中间层是等轴晶粒,而中间层到中心层是柱状 枝晶,在皮下层和中间层之间的晶界处是高斯织 构,而中心层主要是轧制织构,少部分是凝固织构;当过热度为30℃ 时,铸带的表面到皮下层是 等轴晶粒,而皮下层到中心层是柱状枝晶,整个厚 度方向都是凝固织构,在皮下层等轴晶粒之间有 很少部分高斯晶粒可见,过热度对硅钢薄带的 织构和显微组织影响非常明显。
有研究者[9]曾对含w(Si)为3. 0 %的无取向 硅钢铸带坯经空冷和喷水冷却的金相显微组织照 片作了对比分析,发现经喷水冷却的铸带坯晶粒要 细得多铸带出铸机后立即喷水冷却,由于冷速 快,铸带晶粒来不及在二次冷却过程中进一步长大,晶粒细小,有利于进一步冷加工同时也说明 高硅钢铸带晶粒粗大是由于硅的作用在二次冷却 阶段形成因此,加速二次冷却过程抑制晶粒粗 化,对改善铸带坯的冷加工性能有十分重要的作 用为使磁特性良好,最佳的二次冷却速度的下限值为100℃ Πs[4]若二次冷却速度小于100℃ Πs ,则 硫化物粗大析出,达不到均匀细致分布的目的,二 次再结晶不稳定,不能获得良好的磁特性3.2 侧封技术 侧封是防止双辊薄带连铸机的钢液从辊的两 端正溢漏而设计的密封装置,侧封的好坏直接关系 到双辊薄带连铸过程能否顺利进行侧封有固体 式侧封、 电磁式侧封和组合式侧封等形式目前, 研究最多、 应用最广的是固体式侧封固体式侧封常采用液压缸顶紧装置,该装置具有结构紧凑、 反 应灵敏、 操作方便、 位移及速度精确等特点但要 求(1)侧封材料具有合适的导热率、 耐蚀度、 强度、 润滑性和经济性,降低侧封板因钢液化学侵蚀及机 械磨损造成的损耗。
目前侧封多采用石英、 氧化铝等耐热材料制成; (2)侧封板表面光洁、 顶紧力恰 当,以防侧封板与铸辊之间发生泄漏电磁式侧封(EMD)通过向钢液表面施加交变磁场,使之与钢液内部的感应涡流发生交互作用来抑制钢液的流动 内陆钢公司于1989年开始独立开发EMD装置,并于1994年在日本太平洋金属工业公司的日立造船 厂工业规模的双辊薄带连铸机上进行了试验试 验结果表明:采用EMD装置可以实现熔池底部无 漏钢的非接触侧封,且对铸带边部无不良影响,可 以减少铸带后续加工前的切边量3.3 合金成分 合金成分会影响到钢水的收得率、 带钢的加 工性能和二次再结晶后磁特性的改善3.3.1 硅Si是硅钢中最主要的合金元素,对组织和电磁性能具有决定性的影响,表现在以下方面 (1)由Fe - Si相图可看出,当w(Si)约大于2 %时,γ区发生颈缩,促进了单相铁素体微观组 织形成,并且Si能促使铁素体晶粒粗化,减少晶 界面,降低矫顽力,提高磁导率2) Si减小晶体的各向异性,使磁阻减小,磁 化容易,降低磁滞损失 (3)随着w(Si)增加,钢的电阻率增大,从而减小涡流损失4)当w(Si)约等于6.5 %时,具有最大磁导率。
因此,为改善铁损,w(Si)可取2.5 %～6.5 % 若w(Si)过高,脆性会显著增加,冷却时容易产生裂 纹,造成加工困难,而且硅易氧化使硅钢片生锈3.3.2 碳C是扩大γ相区的元素,在硅钢中常以3种·26·形态存在:即固溶碳、Fe3C和石墨碳溶解成间隙固溶体的碳使晶格产生扭曲,造成内应力而影 响磁性,有害影响最大其次是如Fe3C ,石墨碳影响最小 钢中w(C)高时,为达到硅钢成品的要求,需 要较长的脱碳处理时间,这时有可能进入(α+γ)双相区退火。