[发明专利]高硅钢薄板的冷轧制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种含硼高硅钢的冷轧制备方法。

技术背景

硅钢是使用量最大的一类软磁合金，含硅量一般为1.5～3.5％(重量比，下同)。是电力和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器以及其它电器仪表的重要磁性材料。

高硅钢一般指含硅量超过3.5％的硅钢。随着硅含量的增加，硅钢的软磁性能提高，表现在电阻率和磁导率的增加，矫顽力和磁晶各向异性能的降低。在6.5％硅含量时，硅钢性能表现最优。1928年Schulze发现Fe-6.5％Si合金的磁滞伸缩常数(λ，)接近于零。1942年Ruder指出，和Fe-3.5％Si合金相比，Fe-6.5％Si合金的磁晶各向异性常数K_I和磁致伸缩常数λ_s更低，电阻率ρ更高，所以铁损P更低。1964年Brown等证明Fe-6.5％Si单晶体比Fe-3.5％Si单晶体的P_15/50低0.2W/kg，λ_s低90％，K_I低1/3。因而与普通硅钢相比，高硅钢具有优异的磁性能，可以得到低的铁损和小的磁致伸缩，对节约能源，降低噪音有着重要的作用。

但随着Si含量的增加，铁硅合金的加工性能变差，4.0％Si一般为硅钢制品的上限。超过此范围，合金中出现铁硅的有序相，大大提高了材料的脆性，因而难于用传统的轧制方法生产高硅钢板。由于高硅钢有严重的脆性，各发达国家相继采用特殊的工艺制备该合金薄板。Y.Takada在Journal of Applied Physics，64(10)：5367-5369，1988，Commercial scale production of Fe-6.5wt.％ Si sheet and its magneticproperties中提到用CVD(Chemical Vapor Deposition)方法生产此合金。该工艺包括两个步骤，第一步先将普通硅钢轧到一定厚度，第二步对此钢板进行化学气象沉积，在表面沉积硅，然后进行扩散退火。该工艺虽然已基本成熟，但生产工艺复杂，生产周期长，生产成本高，且所用原料SiCl₄对环境有污染。G.E.Fish等在Journal of Applied Physics，64(10)：5370，1988，Frequency dependence ofcore loss inrapidly quenched Fe-6.5wt.％Si中报道用快速凝固法制备该合金薄带。其特点是直接由液态合金甩带，避开其脆性区，直接得到薄而窄的合金薄带。但所得薄带尺寸受限制，因而不利于大规模生产和应用。T.Ros-Yanez等在Journal of MaterialsProcessing Technology，143-144：916-921，2003，Production of high silicon steel forelectrical application by thermomechanical processing中报道，用传统的热轧冷轧方法制备该合金。但冷轧之前，须调整轧制方向，沿热轧方向旋转90°，即沿热轧板的横向进行冷轧，因而这种工艺也不适合大批量生产此合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硅钢薄板的冷轧制备方法，对于含硅4～15％的高硅钢，利用锻造，热轧，温轧，冷轧法，结合相应的热处理工艺，制备0.03～0.05mm薄带。薄带具有良好的板形，表面具有金属光泽。该生产工艺具有普遍适用性，可以在传统的轧机上进行，不需要对现有设备进行大的改造。同时冷轧方向与热轧方向相同，因而热轧板可以沿轧制方向继续冷轧，保持了板带材的连续性。

具体的工艺流程(参见图1)为：

(1)原料准备：以工业纯铁(工业纯铁DTO，铁含量99.5％)、晶体硅(纯度为99.9％)、硼铁(含硼20.43％)为原料，按硅含量4～15％，硼含量100～5000ppm的比例进行配比混合；

(2)冶炼：用中频真空感应炉熔炼原料纯铁、硅和硼铁，1300～1530℃浇铸；

(3)锻造：采用空气锤自由煅，在1250℃～750℃将铸锭锻造成厚度为10～20mm的板坯，锻造不仅可以提供适宜于热轧的原料形状，而且可以破碎晶粒和夹杂物，提高材料的塑性；

(4)热轧：1250～500℃热轧到1～2mm，在此过程中材料发生较大变形，同时发生动态再结晶，晶粒细化；