制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的扁鋼產(chǎn)品的方法及具有此特性的扁鋼產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的扁鋼產(chǎn)品的方 法，其中細晶微結(jié)構(gòu)具有10-10000nm范圍內(nèi)的晶粒尺寸，并且還涉及一種具有此類非晶 態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的扁鋼產(chǎn)品。
[0002] 根據(jù)方法的第一變體，鋼水進而在鑄造設(shè)備中被澆鑄成鑄帶，并且以加速速率冷 卻。
[0003] 根據(jù)方法的另一變體，為了制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的扁鋼產(chǎn) 品，除了包括出于制造相關(guān)原因無法避免的雜質(zhì)和鐵之外，鋼水還包含屬于"Si、B、C和P" 組的其它元素，該鋼水在鑄造設(shè)備中被澆鑄成鑄帶（caststrip)，鑄造設(shè)備的鑄造區(qū)域通 過在澆鑄方向上移動的墻而被形成在其至少一個縱向側(cè)面上，并且墻在鑄造操作期間被冷 卻。其中形成鑄帶的鑄造設(shè)備的區(qū)域這里被稱為"鑄造區(qū)域"。
【背景技術(shù)】
[0004] W02008/049069A2公開了通過帶狀鑄造法制造上述類型的扁鋼產(chǎn)品。在帶狀鑄造 過程中，利用鑄造設(shè)備澆鑄鋼水，其中形成鑄帶的鑄造區(qū)域或凝固區(qū)在其至少一個縱向側(cè) 面上由在鑄造操作期間連續(xù)移動的墻限定。
[0005] 這種用于制造扁鋼產(chǎn)品的近凈型連續(xù)鑄造方法或鑄造設(shè)備的示例被稱為"雙輥鑄 造設(shè)備"或"雙輥鑄造機"。在雙輥鑄造設(shè)備的情形中，兩個鑄造輥在軸向彼此平行對齊，并 且在鑄造操作期間彼此相對旋轉(zhuǎn)，并且在它們彼此最靠近的區(qū)域中限定有定義了鑄造區(qū)域 的鑄造間隙。在鑄造操作期間，鑄造輥被劇烈冷卻，從而撞擊它們的熔融材料凝固以形成 相應(yīng)的殼。鑄造輥的旋轉(zhuǎn)方向這里被選擇使得熔融材料以及由其在鑄造輥上形成的殼被傳 輸進入鑄造間隙。進入鑄造間隙的殼在足夠的帶成形力之下被擠壓形成鑄帶。
[0006] 另一種用于帶狀鑄造工藝的鑄造設(shè)備是基于"帶式鑄造"技術(shù)的原理。在用于帶 式鑄造方法的鑄造設(shè)備的情形中，鋼液通過饋送系統(tǒng)被倒入循環(huán)澆鑄帶。這里選擇帶的運 行方向使得熔融材料從饋送系統(tǒng)被輸運走。在下層的第一澆鑄帶之上可以布置有第二澆鑄 帶，第二澆鑄帶在與第一澆鑄帶相反的方向上循環(huán)。
[0007] 不論提供一個還是兩個澆鑄帶，在上述方法的情形中，至少一個澆鑄帶限定模具， 其中通過該模具形成了鑄帶。相應(yīng)的澆鑄帶在本例中被劇烈冷卻，從而與相關(guān)澆鑄帶接觸 的熔融材料在遠離饋送系統(tǒng)的澆鑄帶反轉(zhuǎn)點處凝固，從而形成可從澆鑄帶移除的鑄帶。
[0008] 離開相應(yīng)鑄造設(shè)備的鑄帶被取出、冷卻并且被傳遞用于進一步加工。該進一步加 工可以包括熱處理和熱乳。這里帶狀鑄造工藝的具體優(yōu)點在于，可以連續(xù)無中斷的順序執(zhí) 行帶狀鑄造工藝之后的工序。
[0009] 在已經(jīng)提及的W02008/049069A2中提到了適于制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細 晶微結(jié)構(gòu)的鋼帶的鋼可以是基于鐵和來自組"B、C、Si、P和Ga"的一個或多個元素的合金， 連同這些元素此外還可以具有〇、]?〇、1、了3、￥、他、]\111、(：11、41、(：〇和稀土成分。此種組成的 合金將被用來通過帶狀鑄造工藝制造具有細粒度、納米晶或幾乎是納米晶的微結(jié)構(gòu)，其中 90%晶粒的尺寸為5A- 1Wri，鑄帶構(gòu)成的鋼的熔點在800-1500°C的范圍內(nèi)，鋼的臨界冷 卻速度小于l〇5K/s，并且鑄帶包含-Fe和/或-Fe相。
[0010] W02008/049069A2中表達的想法被限制在討論方便制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài) 或細晶微結(jié)構(gòu)的鑄帶的工序中。
[0011] 除了上面討論的現(xiàn)有技術(shù)，US6,416,879B1公開了一種厚度為10 - 100ym的鐵 基非晶薄帶，其包含以原子百分比計78-90%Fe、2-4. 5%Si、5 - 16%B、0. 02-4%C和 0. 2-12%P，并且具有優(yōu)化的磁特性。為了制造該薄帶，相應(yīng)組成的熔融材料在實驗室條件 下被倒在快速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，在那里凝固，并且隨后被從輥上取走。這樣，實現(xiàn)了在約 25m/s范圍內(nèi)的鑄造速率。還提及該薄帶的制造可在雙輥鑄造機中實現(xiàn)。然而并未給出進 一步說明。該現(xiàn)有技術(shù)并未揭示該已知工藝如何在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模下實施，其中期望所獲得 的鑄帶具有更大的片材厚度以及其他特性。
[0012] US4, 219, 355公開了與上述現(xiàn)有技術(shù)類似的現(xiàn)有技術(shù)。其目的同樣是制造薄的薄 片狀鑄帶，其具有30-100ym的厚度并且具有優(yōu)化的磁特性。為此，同樣在此例中，適當(dāng)組 成的熔融材料被倒在旋轉(zhuǎn)輥上，在其上以105-106°C/s的速率冷卻，以便制造非晶態(tài)微結(jié) 構(gòu)。不過同樣如果想要制造具有更大厚度且不同要求的扁鋼產(chǎn)品，其并未解決如何在工業(yè) 生產(chǎn)規(guī)模下加以實施。
[0013] 最后，DE102009048165A1公開了一種鋼的帶狀鑄造方法，具有以重量百分比計超 過15 %的鉻含量，其中鋼水被澆鑄到水平帶狀鑄造設(shè)施中，該設(shè)施包括熔化爐、鐵水包以及 傳送帶，傳送帶用于接收從鐵水包流出的液態(tài)鋼帶并對其進行冷卻。如此制造的鋼帶厚度 為8-25mm。在此類設(shè)施情形中可實現(xiàn)的冷卻速率以及它們是否適于制造例如上文說明的扁 鋼產(chǎn)品之一在這里沒有提及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)的背景信息，本發(fā)明的目的因而是要提供一種在實踐中適于 制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的扁鋼產(chǎn)品的方法。
[0015] 此外，應(yīng)當(dāng)提供一種可以在實踐中適宜的方式在低成本下制造的扁鋼產(chǎn)品。扁鋼 產(chǎn)品這里被理解為指的是鑄造或乳制鋼帶或鋼板以及由此獲得的薄鋼片或鋼坯等。
[0016] 權(quán)利要求1中定義了根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)此目的的方法。
[0017] 對于扁鋼產(chǎn)品，根據(jù)本發(fā)明用于實現(xiàn)上述目的的解決方案為具有如權(quán)利要求15 所述特征的扁鋼產(chǎn)品。
[0018] 這里提及的本發(fā)明的多種實施例是基于以下共同概念的，即由以非晶態(tài)、部分非 晶態(tài)、納米晶或細晶形式凝固的鋼構(gòu)成的扁鋼產(chǎn)品可以通過近凈型鑄造方法制造。根據(jù)本 發(fā)明相應(yīng)加工的鋼這里以這樣的方式構(gòu)成，即可靠地獲得了所需的微結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這里當(dāng)對 于鋼合金給出" ％ "時，除非明確之處，否則他們將總是指"重量百分比"。
[0019] 同時，本發(fā)明提及了以下操作條件，在該操作條件下可以出于實際用途以足夠的 可重復(fù)性由包含鐵和無法避免的雜質(zhì)以及來自組"Si、B、Cu和P"的至少其他兩個元素的鋼 制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶結(jié)構(gòu)的鑄帶。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明用于制造具有非晶態(tài)、部分非晶態(tài)或細晶微結(jié)構(gòu)的鋼帶的方法提出， 除了包括出于制造相關(guān)原因無法避免的雜質(zhì)和鐵外，鋼水中還包括來自組"Si、B、C和P"的 至少其他兩個元素。根據(jù)本發(fā)明，至少存在的來自組"Si、B、C和P"的兩個元素的含量分別 在下述范圍內(nèi)（以重量百分比計）：
[0021] Si:1. 2-7.0%，
[0022] B:0. 4-4.0%,
[0023] C:0. 5-4.0%,
[0024] P:1.5-8.0%〇
[0025] 根據(jù)本發(fā)明原則上優(yōu)選的是，那些合金除了具有出于制造相關(guān)原因相應(yīng)無法避免 但是對于根據(jù)本發(fā)明制造的扁鋼產(chǎn)品的特性來說無效果的組分以及鐵之外，僅僅具有來自 組"Si、B、C和P"的其他兩個元素，其具有根據(jù)本發(fā)明規(guī)定的量。在此類合金的情形中，除 了Fe和無法避免的雜質(zhì)之外，僅僅合金元素對Si和B、Si和C、Si和P、B和C、B和P或 C和P隨后相應(yīng)存在于鋼中。如此構(gòu)成的鋼合金特別適于非晶態(tài)或部分非晶態(tài)的凝固。如 果需要，所提及的合金對在本例中可在根據(jù)本發(fā)明的規(guī)格之內(nèi)分別由