CN102162104A - 一种高硅钢薄板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：A、将表面光洁的硅钢热轧板作为基材；B、调整异步轧机的上、下工作辊的周向速比在1∶1.05～1∶1.35之间，然后对“A”步骤中的硅钢热轧板进行多道次轧制；C、在温度为400～800℃的条件下对“B”步骤的薄板进行0.5～15h的渗硅处理；本发明的优点是：操作简单、能耗小、成本低；利用本发明制备的高硅钢薄板表面洁净、渗层致密。

Description

一种高硅钢薄板的制备方法
技术领域：本发明属于金属材料制备领域，具体地说是一种高硅钢薄板的制备方法。
背景技术：高硅钢是电力、电子设备广泛需求的软磁材料。现有多种高硅钢制备方法，因工艺复杂、成本高及表面质量差等因素的制约，使得现有方法多未能在工业上取得大规模的应用。只有化学气相沉积法已用于小批量的工业生产，该方法需要在高温1050-1200℃下在卤化物质量分数高的介质中渗硅，其不足之处是：能耗大、设备腐蚀严重，所生产的高硅钢表面发生严重的晶界腐蚀。因此，降低渗硅温度和渗硅剂中卤化物的质量分数是应用化学气相沉积法制备高硅钢需要解决的关键问题。
发明内容：
发明目的：本发明提供一种高硅钢薄板的制备方法，其目的是解决以往的高硅钢制备方法所存在的能耗大、设备腐蚀严重及所生产的高硅钢表面易发生严重的晶界腐蚀的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
A、将表面光洁的硅钢热轧板作为基材；
B、调整异步轧机的上、下工作辊的周向速比在1∶1.05～1∶1.35之间，然后对“A”步骤中的硅钢热轧板进行多道次轧制；
C、在温度为400～800℃的条件下对“B”步骤的薄板进行0.5～15h的渗硅处理。
“B”步骤中的异步轧制的总压下量为基材厚度的85-98％。
异步轧制道次为3～20次，每一道次的压下量为基材厚度的4～30％。
“B”步骤中的异步轧制的上、下工作辊的周向速比为1∶1.28。
异步轧制的总压下量为91％。
“C”步骤中渗硅处理时的温度为550℃～650℃。
“C”步骤中渗硅处理时的卤化物质量分数为1.0％～8.0％。
优点及效果：本发明利用异步轧制调控显微组织以降低渗硅处理温度和渗剂中卤化物的含量，目的是寻求一种工艺简单、质量更好的制备高硅钢薄板的方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种高硅钢薄板的制备方法，具体步骤包括：
1.板材前处理：对硅钢热轧板表面进行酸洗除锈，使其表面光洁。
2.异步轧制：对硅钢热轧板进行异步轧制，其工艺参数如下：上、下工作辊的周向速比在1∶1.05-1∶1.35之间，轧制道次为3-20次，总压下量为85-98％，道次压下量为4-30％。
3.渗硅处理：对经过异步轧制的薄板进行渗硅处理，其工艺参数如下：温度400-800℃，时间0.5-15h，渗硅剂中卤化物的质量分数小于8.0％。
本发明的原理是：异步轧制是一种上、下工作辊周向速度不同的特殊轧制方式，工作辊周向速度不同在平行板材表面方向产生剪切应力。轧制过程中，板材表层晶粒除了在正压力作用下发生细化外，还能够在剪切应力作用下发生进一步细化。经过多道次轧制后，板材表面显微组织产生高密度的晶界、位错和空位等缺陷，这种显微组织一方面为硅的扩散提供了理想的扩散通道，从而大幅度地降低渗硅处理温度，另一方面具有高活性，可以显著地降低渗硅剂中起活化作用的卤化物的含量。
本发明的优点是：操作简单、能耗小、成本低；利用本发明制备的高硅钢薄板表面洁净、渗层致密。
附图说明：
图1为利用本发明得到的薄板表面渗硅层的扫描电镜照片；
图2为利用本发明得到的薄板表面渗硅层的硅元素分布图；
图3为利用本发明得到的薄板表面渗硅层的X射线物相分析图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
本发明提供一种高硅钢薄板的制备方法，其利用异步轧制特有的搓轧方式使硅钢薄板表层晶粒细化，以降低渗硅处理温度和渗剂中卤化物的含量。
实施例1
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.28，轧制道次12次，总压下量为基材厚度的91％，每一道次的压下量为4～30％，板材最终厚度0.2mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度650℃，时间8h，渗硅剂中卤化物的质量分数1.0％。
如图1中所示，制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为80μm；如图2所示，渗硅层硅的质量分数约为6.5％；如图3所示，X射线物相分析证明表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例2
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.28，轧制道次12次，总压下量为基材厚度的91％，每一道次的压下量为4-30％，板材最终厚度0.2mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度550℃，时间4h，渗硅剂中卤化物的质量分数3.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为15μm，渗硅层硅的质量分数约为6.5％，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例3
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.05，轧制道次3次，总压下量方基材厚度的85％，每一道次的压下量为25-30％，板材最终厚度约为0.3mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度400℃，时间15h，渗硅剂中卤化物的质量分数8.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为6μm，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例4
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.25，轧制道次15次，总压下量98％，每一道次的压下量为4-30％，板材最终厚度约为0.05mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度600℃，时间4h，渗硅剂中卤化物的质量分数2.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为35μm，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例5
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.20，轧制道次15次，总压下量88％，每一道次的压下量为4-30％，板材最终厚度约为0.26mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度750℃，时间15h，渗硅剂中卤化物的质量分数1.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为98μm，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例6
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.15，轧制道次15次，总压下量90％，每一道次的压下量为4-30％，板材最终厚度约为0.22mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度800℃，时间3h，渗硅剂中卤化物的质量分数1.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为90μm，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
实施例7
基材为厚度2.2mm的3％(质量分数)硅钢热轧板。表面进行酸洗除锈后，进行异步轧制，工艺参数为：上、下工作辊的周向速比1∶1.30，轧制道次20次，总压下量98％，每一道次的压下量为4-20％，板材最终厚度约为0.05mm。将异步轧制后的板材进行渗硅处理，工艺参数为：温度800℃，时间0.5h，渗硅剂中卤化物的质量分数1.0％。
制备出高硅钢薄板表面渗硅层厚度为24μm，表面渗硅层由FeSi和Fe3Si组成。
对硅钢热轧板进行异步轧制的温度在10～200℃效果更好。
综上所述，利用本发明所制备的高硅钢薄板，效果理想，且操作简单合理，适合生产上的推广应用。

Claims (7)

1.一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
A、将表面光洁的硅钢热轧板作为基材；
B、调整异步轧机的上、下工作辊的周向速比在1∶1.05～1∶1.35之间，然后对“A”步骤中的硅钢热轧板进行多道次轧制；
C、在温度为400～800℃的条件下对“B”步骤的薄板进行0.5～15h的渗硅处理。
2.根据权利要求1所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：“B”步骤中的异步轧制的总压下量为基材厚度的85-98％。
3.根据权利要求2所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：异步轧制道次为3～20次，每一道次的压下量为基材厚度的4～30％。
4.根据权利要求1所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：“B”步骤中的异步轧制的上、下工作辊的周向速比为1∶1.28。
5.根据权利要求2所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：异步轧制的总压下量为91％。
6.根据权利要求1所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：“C”步骤中渗硅处理时的温度为550℃～650℃。
7.根据权利要求1所述的一种高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：“C”步骤中渗硅处理时的卤化物质量分数为1.0％～8.0％。
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