CN102260776A

CN102260776A - 一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法

Info

Publication number: CN102260776A
Application number: CN2011101968092A
Authority: CN
Inventors: 林均品; 房现石; 梁永锋; 叶丰; 张来启; 郝国建; 严李李; 任松波
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供了一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，属于金属材料制备领域。该高硅电工钢的化学成分(wt%)为：Si:4.0~9.5，B:0~0.2，Mn:0.01~0.15，S:0.0015~0.010，P:0.0070~0.020，C:0.0020~0.015，Al:0.0040~0.010，Ti：0.0010~0.050，其余为Fe及不可避免的夹杂物，该技术主要包括对厚度为1.0~3.0mm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理；然后温轧，得到0.4~1.3mm板材；对温轧板进行低温热处理；冷轧得到厚度为0.10~1.0mm、宽50~140mm的高硅电工钢冷轧板。本发明的优点在于降低了工艺过程中的能耗，保证了轧制过程中的有利织构组织，并最终利用冷轧法获得大尺寸合金板，所制备出来的冷轧板具有良好的板型。该工艺具有普遍适用性，成本低，成才率高，具有良好的应用前景。

Description

一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法。

背景技术

硅钢是一类非常重要的软磁材料，广泛用于电力、电子等领域，主要做各种电动机、发电机、变压器的铁芯。通过提高硅的含量，可以提高材料的软磁性能，比如提高磁导率、电阻率，降低磁致伸缩系数、矫顽力，降低高频铁损，同时还能降低磁晶各向异性，特别是硅含量达到6.5%时，这些参数达到最优值。这对降低设备噪音、节约能源有着重要作用。

但是当硅含量超过4%的时候，这种高硅电工钢中会形成有序结构，使材料室温脆性大幅提高，造成加工性能严重恶化，难于利用传统冷轧方法制备高硅电工钢冷轧板。近年来发展的工艺多是采用避开脆性加工区间，间接生产薄板，比如：日本的新日铁20世纪80年代开发的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]，原理是将普通的低硅钢轧到一定厚度，然后在其表面进行渗硅处理，通过均匀化扩散热处理使整个薄板横截面硅含量达到6.5 %，但工艺流程复杂，同时渗硅用的原料SiCl₄对环境有污染；另外还有快速凝固技术[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]、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]，这两种工艺原理都是通过快速冷却，直接成形，但尺寸有限，难以工业化大规模生产，另外几乎没有进一步加工的余地，无法很好地利用冷轧工艺进行成型加工和调控织构结构比例，使其使用受到很大的制约；在传统工艺的开发上，T.Ros-Yanez等人在Journal of Materials Processing Technology, 2003, 143-144 :916-921，“Production of high silicon steel for electrical application by thermomechanical processing”文章中报道了一种轧制工艺，包括热轧、温轧、冷轧，但冷轧之前，须调整轧制方向，沿热轧方向旋转90°，即沿热轧板的横向进行冷轧，因而这种工艺不适合大批量生产此合金；专利CN101049669A中报道通过传统热轧-冷轧工艺制备该合金薄带，通过逐步增塑法制备出的冷轧薄带，厚度达到0.03~0.05mm，具有良好的板形，表面具有金属光泽，但温轧板的厚度要达到0.2~0.3mm时才能进行冷轧。

在最终制备出的高硅电工钢板材尺寸大小上，到目前为止，除了CVD法生产的高硅电工钢板尺寸达到产品应用尺寸要求外，其他方法制备的钢板宽度以及厚度尺寸都比较有限，商业化应用很困难。利用传统轧制工艺，在解决有序相引入的室温脆性问题上有所突破，但是制备的冷轧板宽度也是比较狭窄。

在高硅电工钢轧制工艺过程中，涉及很多热处理工艺，如退火、淬火等，如日本专利JP63089622A、中国专利CN101049669A、CN1544681A、CN1560309A等所描述的工艺。不同的热处理工艺制度对材料性能影响很大，由于高硅钢的特殊结构，在高温热处理冷却过程中，会产生严重的热应力，甚至产生裂纹等缺陷，同时过高温度也可能使晶粒异常长大，加工性能急剧下降。如果降低热处理温度，使轧板组织仅发生细小再结晶，部分再结晶，或者不发生再结晶的回复处理，这可能解决热应力带来的缺陷问题，同时也能消除轧制过程中的应力集中、加工硬化，还能保留原有晶粒部分有利织构，特别是在冷轧之前阶段，这将会对提高电工钢性能有很大作用。

发明内容

本发明的目的是提高高硅电工钢板材轧制过程中的加工性能，降低能耗，实现宽度为50~140mm、厚度为0.1~1.0mm冷轧高硅电工钢薄板的制备，且板材具有优异软磁性能。

为达上述目的，本发明提供了一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其高硅电工钢的化学成分(wt%)为：Si: 4.0~9.5，B: 0~0.2，Mn: 0.01~0.15，S: 0.0015~0.010，P: 0.0070~0.020，C: 0.0020~0.015，Al: 0.0040~0.010，Ti：0.0010~0.050，其余为Fe及不可避免的夹杂物，技术主要包括：对厚度为1.0~3.0mm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理，温轧，温轧板材热处理，最终冷轧得到高硅钢板材。

根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，高硅电工钢热轧板退火温度在720~1050℃，保温0.5~4小时，然后水冷或盐水冷或油冷。

根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，温轧温度在800~200℃，最终获得的温轧板厚为0.40~1.30mm。

根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，对温轧板材进行热处理，在200~900℃保温0.5~30小时，然后水冷或盐水冷或油冷。

根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，冷轧第一道次压下量为10~50%，最终得到高硅电工钢冷轧板厚度为0.10~1.0mm、宽度为50~140mm。

本发明的优点在于：

(1) 本发明提出的一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，采用的是传统轧制加工路线，克服了高硅电工钢室温脆性对轧制工艺的限制，更是避免了CVD法生产过程中SiCl₄造成的环境污染，利于大批量生产操作，同时制备的冷轧板尺寸达到90~140mm宽，可以一定程度满足发电机、电动机、高频变压器等设备的尺寸要求，应用前景巨大。

(2) 薄板冷轧开始厚度提高到0.40~1.30mm，增加了进一步加工余地，可以更大幅度的利用冷轧工艺进行成型和织构调控，且可以实现冷轧板材厚度规格多样化。

(3) 对冷轧之前高硅电工钢板的热处理，把热处理温度降到200~900℃之间，首先避免了淬火时严重热应力造成的裂纹缺陷，同时也可以消除热轧过程带来的加工应力，减少点缺陷以及加工硬化，一定程度上增加了材料的韧性，利于后续冷轧工艺；其次热处理温度较低，发生再结晶程度低，甚至不发生再结晶行为，能够一定程度上保留之前轧制工艺过程中形成的有利织构；最后由于热处理温度要求低，大大降低了生产过程中能量损耗，提高了生产效率。

具体实施方式

实施例1

高硅电工钢板的化学成分(wt%)为：Si=4.9，B=0.008，Mn=0.05，S=0.0055，P=0.010，C=0.0065，Al=0.0042，Ti=0.0081，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚3.0mm的高硅电工钢热轧板热处理，在850℃保温2小时，水冷；温轧，开轧温度为500℃，终轧温度为200℃，轧后薄板厚度为1.05mm；对温轧板进行低温热处理，在260℃保温1.5小时，油冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为20%，最终轧至0.75mm厚，冷轧板宽140mm。

实施例2

高硅电工钢板的化学成分(wt%)为：Si=6.5，B=0.065，Mn=0.04，S=0.0035，P=0.008，C=0.0035，Al=0.0032，Ti=0.015，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚1.5mm的高硅电工钢热轧板热处理，在780℃保温1小时，水冷；温轧，开轧温度为600℃，终轧温度为200℃，轧后薄板厚度为0.55mm；对温轧板进行低温热处理，在350℃保温5小时，盐水冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为30%，最终轧至0.28mm厚，冷轧板宽90mm。

实施例3

高硅电工钢板的化学成分(wt%)为：Si=7.6，B=0.035，Mn=0.03，S=0.0025，P=0.009，C=0.0032，Al=0.0051，Ti=0.025，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚2.3mm的高硅电工钢热轧板热处理，在1050℃保温2.5小时，水冷；温轧，开轧温度为790℃，终轧温度为300℃，轧后薄板厚度为0.80mm；对温轧板进行低温热处理，在900℃保温15小时，油冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为20%，最终轧至0.30mm厚，冷轧板宽70mm。

Claims

1.一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，高硅电工钢板的化学成分(wt%)为：Si: 4.0~9.5，B: 0~0.2，Mn: 0.01~0.15，S: 0.0015~0.010，P: 0.0070~0.020，C: 0.0020~0.015，Al: 0.0040~0.010，Ti：0.0010~0.050，其余为Fe及不可避免的夹杂物，技术主要包括：对厚度为1.0~3.0mm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理，温轧，温轧板材热处理，最终冷轧得到高硅电工钢板材，其特征在于：高硅电工钢热轧板的退火热处理温度为720~1050℃，保温0.5~4小时，然后水冷或盐水冷或油冷。

2.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，温轧温度在800~200℃之间，最终获得的温轧板厚为0.40~1.30mm。

3.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，温轧板材热处理温度在200~900℃，保温0.5~30小时，然后水冷或盐水冷或油冷。

4.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，冷轧第一道次压下量为10~50%，最终得到高硅电工钢冷轧板厚度为0.10~1.0mm、宽度为50~140mm。