CN102139279A - 利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,属于金属材料制备技术领域。工艺技术包括如下步骤:首先真空冶炼母铸锭,控制硅含量为4.5~10.0%,硼含量为50~2000ppm,其余为铁;然后将母铸锭重新熔化并定向凝固,形成<100>方向生长的柱状晶组织,板坯厚度为2~16mm;直接沿着定向凝固方向进行低温轧制,轧制温度控制在200~950℃之间,板材轧后厚度为1.0~3.0mm,变形量在50~90%;温轧板经酸洗直接进行冷轧,经多道次冷轧,最终板厚为0.5~0.1mm。优点在于,轧制是在再结晶温度以下进行,保留了原有定向凝固组织的特点,利于冷轧后二次再结晶得到取向组织,同时工艺流程大大简化,应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域,涉及一种利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,更具体的说涉及定向板坯直接低温轧制、冷轧制备高硅钢薄板的方法。
背景技术
硅钢,又称电工钢,是使用最大的一类软磁合金。市场上普遍使用的电工钢板的硅含量一般在1.5~3.5%(重量百分比,下同)之间。被广泛用于制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器、以及其他电子电器等。高硅钢的硅含量超过3.5%。随着硅含量的增加,硅钢的磁性能不断提高,比如电阻率增加,磁导率升高,磁致伸缩系数减小,铁损大幅降低等。高硅钢的优异软磁性能,使它在能源节约、降低设备噪音等领域有着广泛的应用前景。
但随着硅含量增加,高硅钢中出现有序结构,室温下合金变的硬而且脆,加工性能急剧下降,很难采用常规的轧制方法加工成薄板,对于制备取向高硅钢板更是非常困难。目前研究制备无取向高硅钢的方法主要有:快速凝固技术[Fish G E, Chang C F, Bye R. Frequency dependence of core loss in rapidly quenched Fe-6.5wt.%Si. Journal of Applied Physics, 1988, 64(10): 5370-5372]、日本的CVD法[Takada Y, Abe M, Masuda S, Inagaki J. Commercial scale production of Fe-6.5wt.%Si sheet and its magnetic properties. Journal of Applied Physics, 1988, 64(10): 5367-5369]、特种轧制法[T.Ros-Yanez, Y. Houbaert, O. Fischer, J. Schneider, J. Mater. Production of high silicon steel for electrical application by thermomechanical processing. Journal of Materials Processing Technology, 2003, 143-144 :916-921]、喷射成形技术[Machado R, Kasama A H, et al. Evolution of the texture of spray-formed Fe-6.5wt.% Si-1.0wt.% Al alloy during warm-rolling. Materials Science and Engineering, 2007,;854-857]及逐步增塑轧制技术[林均品, 叶丰, 陈国良, 等. 6.5wt.% Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能. 前沿科学, 2007.2, 2: 13-16]等。但这些技术生产取向高硅钢非常困难,而且部分工艺生产周期长,工艺复杂等。
发明内容
本发明的目的是提供一种定向凝固高硅钢板坯冷轧薄板的制造方法,简化工艺流程,缩短生产周期,获得一种取向高硅钢薄板,从而使高硅钢的软磁性能进一步提高。
为达上述目的,本发明将板坯定向凝固技术与低温轧制技术相结合,从钢坯制备源头开始控制组织和晶粒取向,然后通过控制温度和压下量,进行低温轧制,保留了原有定向凝固组织的特点,利于冷轧后二次再结晶得到取向组织,使工艺流程大大简化,应用前景广阔。
本发明利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,具体工艺流程如下:
(1)将硅含量以重量比计为4.5~10.0%、硼含量为50~2000ppm的铸锭进行重熔,利用定向设备进行定向凝固,控制柱状晶沿<100>方向生长,熔体温度在1450~1650℃之间,温度梯度控在70~500K/cm,凝固后的板坯厚度在2~16mm之间;
(2)对定向板坯进行表面处理,在200~950℃之间进行低温轧制,控制每道次压下量为10~70%,板坯最终温轧厚度1.0~3.0mm之间,总压下率为50~90%;
(3)对温轧板进行酸洗,表面打磨;
(4)冷轧,在常温下进行,第一道次压下量为10~80%,第二道次压下率为5~60%,然后反复冷轧,最终厚度为:0.5~0.1mm。
(5)对冷轧板表面预处理,然后进行二次再结晶退火获得取向高硅钢组织。
利用此工艺,克服了传统工艺中热轧和热处理后的{111}<112>织构普遍较弱的情况。由于轧制温度是在再结晶温度一下,原始<100>方向生长的柱状晶取向组织在变形过程只是被压缩拉长,柱状晶粒的旋转程度远低于等轴晶在压缩变形过程中的旋转,部分<100>方向被保留,因此能够同时出现很强的{111}<112>织构和{110}<100>高斯织构,图2是温轧后φ2=45°时的取向分布函数截面图。根据轧制织构的遗传特性,在后续的冷轧和热处理过程中,对各阶段的织构组织进行进一步调控,最终可获得强的{110}<100>高斯织构。
本发明方法,达到了在轧制过程中产生大量{111}<112>取向晶核的目的,提高了二次再结晶形成高斯织构的效率,将制备取向高硅钢的工艺大大简化,成本降低,提高了生产效率,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1 定向凝固的金相组织,
图2 温轧后薄板45°ODF图。
具体实施方式
实施例1
对含硅5%、硼60ppm的高硅钢母铸锭重新熔化,利用定向设备进行定向凝固,柱状晶沿<100>方向生长,熔体温度在1480℃,温度梯度控在70K/cm,典型的金相组织如图1,凝固后的板坯厚度为5mm。
对板坯表面进行预处理,进行低温轧制,开轧温度为500℃,终轧温度为200℃,每道次压下量为15%,板坯最终温轧厚度1.5mm,总压下率为70%;图2 温轧后薄板45°ODF图。
对温轧板进行酸洗并表面打磨,然后室温下冷轧,第一道次压下量为60%,第二道次压下量为20%,之后反复冷轧,直至厚度达到0.1mm。
然后对冷轧板表面处理,进行二次再结晶退火,获得取向组织。
实施例2
对含硅6.5%、硼1500ppm的高硅钢母铸锭重新熔化,利用定向设备进行定向凝固,柱状晶沿<100>方向生长,熔体温度在1530℃,温度梯度控在200K/cm,凝固后的板坯厚度为15mm。
对板坯表面进行预处理,进行低温轧制,开轧温度为700℃,终轧温度为200℃,每道次压下量为20%,板坯最终温轧厚度2.0mm,总压下率为87%;
对温轧板进行酸洗并表面打磨,然后室温下冷轧,第一道次压下量为10%,第二道次压下量为8%,之后反复冷轧,直至厚度达到0.3mm。
然后对冷轧板表面处理,进行二次再结晶退火,获得取向组织。
实施例3
对含硅8.5%、硼2000ppm的高硅钢母铸锭重新熔化,利用定向设备进行定向凝固,柱状晶沿<100>方向生长,熔体温度在1590℃,温度梯度控在300K/cm,凝固后的板坯厚度为10mm。
对板坯表面进行预处理,进行低温轧制,开轧温度为900℃,终轧温度为400℃,每道次压下量为15%,板坯最终温轧厚度1.5mm,总压下率为85%;
对温轧板进行酸洗并表面打磨,然后室温下冷轧,第一道次压下量为30%,第二道次压下量为20%,之后反复冷轧,直至厚度达到0.3mm。
然后对冷轧板表面处理,进行二次再结晶退火,获得取向组织。
Claims (3)
1.一种利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,该方法包括将硅含量为4.5~10.0%、硼含量为50~2000ppm的铸锭进行重熔再定向凝固,等到柱状晶沿<100>方向生长的定向板坯,板坯厚度2~16mm,再低温轧制,酸洗,冷轧,二次再结晶退火得到取向高硅钢,其特征在于:所述定向凝固的熔体温度在1450~1650℃之间,温度梯度控在70~500K/cm,定向凝固得到板坯后直接进行低温轧制,所述低温轧制轧制温度控制在200~950℃之间,在此温度范围内进行一道次或多个道次的轧制,总压下率控制在50~90%。
2.根据权利要求1 所述的利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,其特征在于:在所述的冷轧步骤中,第一道次压下量为10~80%,第二道次压下率为5~60%,然后反复冷轧,最终厚度为:0.5~0.1mm。
3.根据权利要求1 所述的利用定向凝固板坯制备取向高硅钢冷轧薄板的方法,其特征在于:所述低温轧制,控制每道次压下量为10~70%,板坯最终温轧厚度1.0~3.0mm之间。
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