一种去除无取向硅钢夹杂物的方法

1.本发明属于钢铁连铸技术领域，涉及一种去除无取向硅钢夹杂物的方法。


背景技术：

2.冷轧无取向硅钢是制造各类电机铁芯的重要功能性磁性材料，广泛应用于各类家电压缩机和工业电机。近年来，随着电机能效不断升级，对无取向硅钢磁性能要求也不断提高，希望得到磁感更高，铁损更低的无取向硅钢。
3.通过增加无取向硅钢中si/al含量，可进一步降低无取向硅钢的铁损，但同时也会降低无取向硅钢磁感应强度，如何在降低铁损的同时，提高无取向硅钢成品磁感应强度，一直是无取向硅钢开发的难点之一。提高钢水纯净度，降低钢水中夹杂物含量，一直是各大无取向硅钢生产企业追求的目标。为了降低钢水中的杂质元素，通常的做法为吹气软搅拌。但对于超低碳无取向硅钢，由于其保护渣的氧化性较强，为防止钢水氧化，rh真空精炼后难以采用吹气软搅拌的方式。特别针对无铝硅钢，由于其采用硅脱氧，钢水中氧含量较高，一般氧含量为50
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100ppm。该部分氧主要以sio2形式存在，尺寸一般为10～50μm。此外，由于钢水中氧含量较高，真空脱硫效果不佳，钢水中s含量较高，一般为30～60ppm，该部分s主要和钢水中的mn元素，形成mns夹杂物，该类夹杂物尺寸一般为10μm以下，炼钢过程难以去除。以上sio2和mns夹杂物，导致无取向硅钢冷轧再结晶退火过程中，晶粒难以充分长大，严重影响成品磁性能。
4.研究表明脉冲电流技术可以有效去除夹杂物，其基本原理是在钢液精炼或凝固时通入脉冲电流，使得钢液中的夹杂物在上浮过程中，除了受到浮力、重力和钢水拖曳力外，还会受到“由于钢液和夹杂物的电导率不同而产生的电场－对夹杂物施加的额外上浮动力”，从而促进夹杂物上浮至钢液表面去除。如cn112024864a公开了一种利用脉冲电流去除中间包夹杂物的方法，包括：设置脉冲电源，在钢水浇注过程中，将脉冲电源的正极连接在塞棒上，脉冲电源的负极连接在连铸水口上。但是该种方法对钢水施加的面积较小，不利于夹杂物上浮，且在水口处施加脉冲电场，极易造成水口处夹杂物聚集，进而堵塞水口。


技术实现要素：

5.针对现有电脉冲方式去除无al硅钢中夹杂物中存在的问题，本发明的目的是在于提供一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，基于中间包钢水流场的研究，在中间包上挡渣堰和下导流坝之间施加脉冲电场，流场与脉冲电场相互作用，有效去除铸坯夹杂物。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，在中间包预设脉冲电流装置，将所述脉冲电流装置的正极连接在上挡渣堰处，负极连接在下导流坝处，在钢水浇注过程中，施加电脉冲处理即可。
8.需要说明的是，本发明的脉冲电流装置采用现有常规的装置即可，此处不再赘述。
9.作为优选，所述无取向硅钢的化学成分质量百分比包括：c≤0.005％、si0.3
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2.0％、mn 0.25
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0.8％、al≤0.003％、p≤0.02％、s≤0.01％、n≤0.0020％、nb≤0.0020％、v≤0.0020％、ti≤0.0020％，其余为fe以及不可避免的杂质，炼钢过程中mn/s≥50。
10.作为优选，所述脉冲电流装置的电极采用耐高温钼丝。
11.作为优选，电脉冲的脉冲电流为200～400a，脉冲宽度为20～80ms，频率为1～200hz。
12.作为优选，施加电脉冲处理后，钢水中的mns、sio2类夹杂物上浮至保护渣中，杂质元素s含量降低至0.0030wt％以下，o含量降低至0.0030wt％以下。
13.本发明基于中间包钢水流场的研究，在中间包上挡渣堰和下导流坝之间施加脉冲电场，扩大了脉冲电场作用的钢水区域，且随着钢水流场运动，流场与脉冲电场相互作用，使得细小的sio2和mns夹杂物在钢水运动过程中更有效的碰撞、聚集、长大，并有充足的时间充分上浮，从而达到有效去除铸坯夹杂物，降低铸坯中s和o含量，大幅提高钢水纯净度，进而提高硅钢成品磁性能。
附图说明
14.图1为本发明的中间包预设脉冲电流装置连接示意图；
15.其中1、包体；2、长水口；3、抑湍器；4、上挡渣堰；5、下导流坝；6、塞棒。
16.图2为中间包流场分布示意图。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.实施例1
19.无取向硅钢的化学成分质量百分比包括：c：0.003％、si 0.45％、mn0.25％、al 0.002％、p 0.012％、s 0.0045％、n 0.0015％、nb 0.0018％、v0.0012％、ti 0.0013％，其余为fe以及不可避免的杂质。
20.所述脉冲电流装置的电极采用耐高温钼丝。
21.电脉冲的脉冲电流为200a，脉冲宽度为60ms，频率为150hz。
22.施加电脉冲处理后，钢水中的mns、sio2类夹杂物上浮至保护渣中，杂质元素s含量降低至0.0018wt％，o含量降低至0.0016wt％。
23.实施例2
24.无取向硅钢的化学成分质量百分比包括：c：0.002％、si 1.8％、mn0.45％、al 0.0018％、p 0.015％、s 0.0055％、n 0.0018％、nb 0.0012％、v0.0014％、ti 0.0017％，其余为fe以及不可避免的杂质。
25.所述脉冲电流装置的电极采用耐高温钼丝。
26.电脉冲的脉冲电流为200a，脉冲宽度为80ms，频率为200hz。
27.施加电脉冲处理后，钢水中的mns、sio2类夹杂物上浮至保护渣中，杂质元素s含量降低至0.0020wt％，o含量降低至0.0028wt％。
28.对比例1
29.无取向硅钢的化学成分质量百分比包括：c：0.002％、si 1.8％、mn0.45％、al 0.0018％、p 0.015％、s 0.0065％、n 0.0018％、nb 0.0012％、v0.0014％、ti 0.0017％，其余为fe以及不可避免的杂质。
30.采用常规浇铸方式(不施加电脉冲)，杂质元素s含量为0.0065wt％，o含量降低至0.098wt％。钢坯中含有大量的mns和sio2夹杂物，严重影响硅钢成品磁性能。


技术特征：
1.一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，其特征在于：在中间包预设脉冲电流装置，将所述脉冲电流装置的正极连接在上挡渣堰处，负极连接在下导流坝处，在钢水浇注过程中，施加电脉冲处理即可。2.根据权利要求1所述的一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，其特征在于：所述无取向硅钢的化学成分质量百分比包括：c≤0.005％、si 0.3
‑
2.0％、mn 0.25
‑
0.8％、al≤0.003％、p≤0.02％、s≤0.01％、n≤0.0020％、nb≤0.0020％、v≤0.0020％、ti≤0.0020％，其余为fe以及不可避免的杂质，炼钢过程中mn/s≥50。3.根据权利要求1所述的一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，其特征在于：所述脉冲电流装置的电极采用耐高温钼丝。4.根据权利要求1所述的一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，其特征在于：电脉冲的脉冲电流为200～400a，脉冲宽度为20～80ms，频率为1～200hz。5.根据权利要求1所述的一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，其特征在于：施加电脉冲处理后，钢水中的mns、sio2类夹杂物上浮至保护渣中，杂质元素s含量降低至0.0030wt％以下，o含量降低至0.0030wt％以下。

技术总结
本发明公开了一种去除无取向硅钢夹杂物的方法，在中间包预设脉冲电流装置，将所述脉冲电流装置的正极连接在上挡渣堰处，负极连接在下导流坝处，在钢水浇注过程中，施加电脉冲处理即可。本发明基于中间包钢水流场的研究，在中间包上挡渣堰和下导流坝之间施加脉冲电场，扩大了脉冲电场作用的钢水区域，且随着钢水流场运动，流场与脉冲电场相互作用，使得细小的SiO2和MnS夹杂物在钢水运动过程中更有效的碰撞、聚集、长大，并有充足的时间充分上浮，从而达到有效去除铸坯夹杂物，降低铸坯中S和O含量，大幅提高钢水纯净度，进而提高硅钢成品磁性能。磁性能。


技术研发人员：王万林 吴圣杰 应国民
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.05.24
技术公布日：2021/9/27