[发明专利]一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法

说明书

技术领域

本发明基于金属材料制备技术领域，涉及高硅钢的快速高效短流程制备方法。

技术背景

高硅钢一般指含硅量超过3.5％(重量比，下同)的硅钢。与普通硅钢(含硅量≤3.5％)相比，高硅钢，特别是含硅6.5％的高硅钢具有较高的电阻率和磁导率、较低的矫顽力、接近于零的磁致伸缩系数等特点，因而具有较低的铁损和磁致伸缩，对降低能耗、减小噪音具有重要意义。

但正是由于硅含量的提高，高硅钢的室温塑性非常差，难以采用传统的热冷、冷轧方法大规模生产该合金薄板。因此人们通过采用特殊的制备方法，避开其室温脆性来制备该合金薄板，快速凝固方法就是其中的一种。其特点就是采用特殊的冷却介质，使其在液态下快速凝固。G.E.Fish等在Journal of Applied Physics,64(10):5370,1988,Frequency dependence of core loss in rapidly quenched Fe-6.5wt.％Si中报道用快速凝固法制备该合金薄带。即直接由液态合金单辊甩带，得到薄而窄的合金薄带。A.H.Kasama等在Materials Science and Engineering A,449-451:375-377,2007,Magnetic properties evaluation of spray formed and rolled Fe-6.5wt.％Si-1.0wt.％Al alloy中报道利用喷射成形方法制备合金板坯，而后采用热轧、冷轧的方法制备该合金薄板。喷射成形得到的板材在热处理之后热轧、冷轧，可以得到0.6mm厚的薄板。其中冷轧是在500℃下进行的，并非严格的室温轧制。由于喷射成形产生的孔洞比较多，得到的该合金薄板磁性能不太理想。另外Y.Ono等在Journal of Alloys and Compounds,289:277-284,1999,Production process of grain orientation-controlled Fe-6.5mass％Si alloy fiber using spinning in gas atmosphere followed by winding in rotating liquid中报道利用水纺的方法制备该合金细丝，可以制备得到直径在100微米以下，长度超过10米的高硅钢丝材。利用这种方法只能制得丝状样品，不能得到板状样品。

利用快速凝固方法制备的高硅钢薄带，结合后续冷轧的方法得到厚度可控的高硅钢薄带是本专利的特点。快速凝固制备的薄带由于从无序相区快冷，最大程度抑制了高硅钢有序相的生成和长大，薄带具有一定的弯折能力，可以进行缠绕。同时薄带还具有塑性加工能力，可利用冷轧方法对薄带进行后续加工。后续加工不仅可以提高其表面质量，还可以进一步减小厚度，进一步提高高频磁性能。随着电器应用频率的升高，铁芯铁损严重。本发明制备的高硅钢薄带适合在高频使用，特别是在10kHz以上的高频。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法。其内容就是通过快速凝固方法制备高硅钢薄带，通过冷轧方法降低其厚度，并改善表面质量，提高其高频磁性能。快速凝固可以改善高硅钢的塑性，得到具有一定塑性的薄带，薄带可以卷绕成卷。之后进行冷轧，进一步降低高硅钢的有序度，改善其塑性，得到高硅钢薄带卷。快速凝固得到的薄带，晶粒尺寸明显减小，有序度明显降低，而显微硬度变化不大，这将有利于下一步的冷轧。冷轧过程中，控制轧制第一道次的压下量，使其塑性进一步改善，从而可以得到最薄为0.02mm厚度的薄带。

具体的工艺流程为：

(1)原料准备：以工业纯铁(工业纯铁DT0，铁含量99.5％)、晶体硅(纯度为99.9％)为原料，按硅含量6.5wt.％的比例进行配比。

(2)快速凝固甩带：对原料进行加热熔炼，在熔融液态下，利用甩带法将其快速凝固，得到厚度在0.03-0.06mm的高硅钢薄带。

(3)冷轧：将快速凝固得到的合金薄带进行冷轧，控制压下量，得到厚度在0.02-0.05mm的薄板。本发明的冷轧第一道次压下量为15～25％，之后反复冷轧，直至厚度达到0.02-0.05mm。

(4)最终热处理：将冷轧得到的薄带卷绕成卷，表面涂上绝缘层，在1100℃、2～5h保温退火后炉冷，得到磁性能优异的高硅钢薄带。

本发明的优点在于：