[发明专利]自然沉降连续制备高硅钢薄带的方法及高硅钢薄带连续制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种软磁材料制备工艺及装备，特别是一种高硅钢制备工艺及装备，应用于连续制备取向硅钢片或无取向硅钢片的生产领域。

背景技术

特殊钢是众多工业领域必不可少的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，在国民经济中占有极其重要的地位。6.5wt.%Si高硅硅钢是特殊钢中的一种。硅钢是电学、磁学领域中产量和用量最大的软磁材料，广泛应用于电力、电子和军事工业中的能量转换领域，因此也是节能潜力巨大的重要金属功能材料。理论上很早就知道，如果把硅钢中的硅含量增高到6.5 wt.%，就可以使磁致伸缩趋近于零，磁性能最佳。但是当硅含量超过4wt.%后，随着硅含量的增加，材质变脆，以致难以进行轧制和冲压加工。

目前，Fe-6.5wt.%Si的硅钢薄带的制备方法有很多，如粉末轧制法、CVD法等。粉末冶金法需要进行粉体混合、压制成型、烧结，多道次轧制、涂覆MgO粉绝缘层、二次烧结等步骤，工艺复杂，硅的均匀性及工艺的连续性差、致密度差、能耗高，且仍受到硅钢脆性的限制。日本的NKK公司开发的CVD法生产的薄带硅钢具备很好的磁性能，并已经小规模进行工业化生产，但存在沉积温度高、能耗大、硅钢表面质量差、需温轧平整、铁流失严重等缺点，同时SiCl₄具有较强腐蚀性，遇水蒸气即产生盐酸酸雾，反应产物FeCl₂废气污染环境而无法进行大规模生产。此外还有PCVD法、熔盐电沉积法、激光熔敷喷涂法和电子束物理气相沉积法等，但是上述方法在生产工艺的可控性、成本及环保等方面仍有待进一步的改进。因此，开发廉价高效的高硅硅钢制备方法仍然是亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的缺陷，提供一种自然沉降连续制备高硅钢薄带的方法及高硅钢薄带连续制备装置，利用物质受重力作用沉积在低硅硅钢薄带上，在低硅钢片表面获得高硅沉积层，然后经过热处理工艺来获得具有优异磁性能的硅含量6.5wt.%Si的高硅硅钢薄带，实现长尺寸、低能耗、连续操作，并且可以制备出近终型的薄带，因此大幅度降低制备成本。

为达到上述发明创造目的，本发明的构思如下：

将特定硅含量的含硅粉末加入一定量的分散剂中，搅拌成成分均匀的分散液，利用物质受重力作用容易沉降在低硅钢薄带上，使硅铁粉附着在低硅硅钢薄带中，干燥后，后续用热处理工艺使最终硅钢片中硅含量达到设定值。

根据以上发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种自然沉降连续制备高硅钢薄带的方法，包括如下步骤：

a. 含硅粉末的制备：含硅粉末为纳米级或微米级的硅粉、铁粉与硅粉的混合物粉末或者硅铁合金粉，其中硅铁合金粉是将硅铁合金通过真空电弧雾化或者行星球磨的方法磨制成的高硅含量粉末，含硅粉末中的硅含量为7wt.%～100wt.%；硅铁合金粉和铁粉的粒径范围最好为10nm～100μm，硅粉和铁粉的粒径范围最好为10～1000nm；

b. 含硅粉末分散液制备：将在步骤a中制备的含硅粉末加入到易挥发的分散液载体中，并加入分散剂使含硅粉末成悬浮状态，通过搅拌成成分均匀的分散液，分散液和分散剂皆不与硅粉或含硅粉末产生化学反应，且不影响含硅粉末的沉积及后续的热处理工艺；分散液最后采用酒精、丙酮或苯等易挥发的有机溶剂；分散剂优选为阳离子型或者阴离子型；

c. 低硅钢薄带表面上的高硅粉末层制备：将硅含量为0.1wt.%～4wt.%的低硅钢薄带恒速连续通过在步骤b中制备的含硅粉末分散液，含硅粉末利用其自然重力沉积在低硅钢薄带上表面上，在低硅钢薄带表面沉积形成一层厚度均匀的连续的高硅粉末沉积层，通过至少控制低硅钢薄带的走带速度、在步骤a中制备的含硅粉末的硅含量和在步骤b中的搅拌速度三个因素，来控制单位长度的低硅钢薄带上覆的高硅粉末沉积层中的硅含量；低硅钢薄带的走带速度最好控制在0.001～1m/s，高硅粉末沉积层中的硅含量最好控制在7.0 wt.%～99wt.%之间，高硅粉末沉积层的厚度最好为10～1000μm；所采用的低硅钢薄带的厚度最好为0.05～0.5mm，宽度最好为10～2000mm；