[发明专利]一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术与材料科学领域，具体涉及一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方法。

背景技术

高硅电工钢片，特别是硅含量为6.5wt%的硅钢片，具有优异的软磁性能，比如中高频铁损低、磁致伸缩接近于零，磁导率高，矫顽力低，是制作低噪音、低铁损变压器和电抗器的理想铁芯材料。但此材料韧性差，很难制备。到二十世纪七十年代末年为止，主要采用轧制法制备Fe-6.5%Si合金，但由于冷轧脆性没有根本解决而一直不能生产。

1978年，Tsuya和Arail采用快速凝固(RS)方法成功地制备出柔软的Fe-6.5%Si合金薄带，展示了Fe-6.5% Si合金韧化的可能性，同时也引发了对Fe-6.5%Si合金研究的热潮。川钢公司与他们合作，试图利用此技术建立更大的制造设备，向工业化生产方面过渡。不过，由于RS薄带成品窄而薄，使用方面受到很大限制，这种方法至今尚未实现工业化生产。

二十世纪八十年代末以来，通过采用轧制和化学气相沉积(CVD)方法制造备出了Fe-6.5%Si合金薄带。1986-1987年日本钢管公司(NKK)采用CVD法和轧制法制成Fe-6.5%Si合金薄带，并于1993年实现了规模化生产。神户制钢公司通过热轧、冷轧和退火工艺成功制备出了Fe-(4.0-5.5)%Si合金薄带。住友金属公司用薄铸坯经热轧、冷轧和二次再结晶退火研制成(110) [001]取向Fe-6.5%Si合金薄带。新日铁公司也通过轧制后二次再结晶获得了取向Fe-6.5%Si合金薄带。但是，上述方法制备工艺复杂、成材率低且环境污染严重。开发新技术以避开脆性区从而制备出Fe-6.5%Si合金薄带是解决此问题的最佳出路。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了高硅电工钢中添加Cr元素以改善其塑性的新的合金化方法。在此基础上，采用短流程薄带近终成形的新技术制备了无取向高硅电工钢薄带，实现了Fe-(4.5-6.5)%Si钢薄带的短流程低成本生产的目标。本发明的目的是提出一种具有优异的软磁性能，是中高频、低铁损、低噪音条件下的理想铁芯材料的无取向高硅电工钢薄带及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种无取向高硅电工钢薄带的化学成分按重量百分比为Si4.5～7.0 %，Cr2.0-5.0%，Al0.06～1.0%，Mn0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe，薄带厚度0.35mm-0.5mm。

本发明一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法是：

（1）冶炼：采用真空冶炼炉对高硅钢进行冶炼，得到化学组分按重量百分比为：Si:4.5～7.0 %，Cr：2.0-5.0%，Al:0.06～1.0%，Mn:0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe的液态高硅钢；

（2）铸轧：把上述的液态高硅钢在1420℃～1460℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为10 m/min～35m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至800℃～1100℃进行热轧，热轧带厚度为0.8-1.0mm

（4）酸洗：采用盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，去除氧化铁皮；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在400℃～600℃进行温轧，各道次压下量均为5%～30%，总变形量60%以上，温轧后薄带厚度0.35mm-0.5mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度800℃～1200℃，退火5min～15min。

所述步骤（4）酸洗，采用盐酸浓度为5-15%，酸洗温度50-80℃，酸洗时间8-15min。

这种组分的无取向高硅钢，铸带成板形良好，厚度均匀，组织为均匀的柱状晶粒，有利织构占有率高，加工性能良好。

本发明的有益效果是：

（1）本发明得到的高硅电工钢薄带在添加Cr元素后使高硅钢铸带加工性能明显提高；

（2）本发明采用铸轧结合温轧工艺，有效的解决了高硅钢加工性能差的特点；

（3）根据高硅钢的成分，调整浇铸和铸轧工艺，使高硅钢铸带在整个厚度方向上呈现为粗大的柱状晶组织，同时使得对产品磁性能有利的{100}织构强度值高，具有此种组织特征和织构分布状态的高硅钢铸带加工性能较好，且经过轧制和退火后磁性能可得到明显提高；