CN102828111A - 一种含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法 - Google Patents

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杨琨
梁永锋
叶丰
张来启
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Abstract

一种含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法，属于金属材料领域。高硅钢的化学成分（wt%）为：Si：4.5~7.0，Nb：0.05~0.9；B：0.05~0.3，Mn：0.01~0.05，S：0.010~0.020，P：0.010~0.020，C：0.020~0.040，Al：0.003~0.020，其余为Fe及不可避免的夹杂物。该技术主要包括在真空熔炼阶段加入适量Nb和B元素作为复合抑制剂细化铸态晶粒尺寸，而后锻造成板坯，进行热轧至1.0~4.0mm，再进行扩散退火，然后进行温轧，得到0.2~0.8mm板材，对温轧板进行5~30分钟，500~800℃的热处理，冷轧到厚度为0.05~0.6mm的高硅钢薄板。本发明通过添加Nb和B元素，形成能够在各个阶段明显抑制晶粒长大的抑制剂，改善高硅钢的室温脆性，提高高硅钢冷轧薄板的成材率，另外配合温轧后快速热处理，在提高材料塑性的基础上，提高生产率，最终利用冷轧获得高硅钢薄板。所制备出的冷轧薄板表面质量优良，板型良好。

Description

一种含有新型复合抑制剂的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技术领域，涉及一种添加了新型复合抑制剂的高硅钢薄板制备方法。 
背景技术
Fe-Si合金具有优异的软磁性能，硅含量为6.5%（质量百分数）的Fe-Si合金因其磁导率高、铁损低、磁致伸缩系数接近于零等优异软磁性能而具有广泛的潜在用途。 
常用的Fe-Si合金中Si少于3.5%，因为随着Si含量的增加，尤其是超过4%以后，由于B2（FeSi）和D03（Fe3Si）等有序相的出现，合金变得既硬又脆，使机械加工性能急剧恶化，难以采用常规的轧制方法加工成薄板。长期以来，人们一直致力于Fe-6.5%Si合金薄板制备技术的开发。近些年来，大多数研究都围绕着高硅钢薄板的间接生产方法，如快速凝固工艺[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]，化学气相沉积工艺（Chemical Vapor Deposition，CVD）[TAKADA Y,ABE M,MASUDA S,et al.Commercial scale production of Fe-6.5wt.%Si sheet and its magnetic properties.Journal of Applied Physics,1988,64(10):5367-5369]。普通硅钢合金成分改良方面，采取的方法大多是添加合金元素，作为电工钢在热变形和热处理过程中的抑制剂，抑制晶粒的生长，达到改善硅钢塑性的目的。最早采用AlN作为抑制剂[Rosypal,F.Decarburization annealing of grain-oriented silicon steel with AlN as inhibitor.Journal of Magnetism and Magnetic Materials.1994,133(1–3):220-222]，也有采用CuS，MnS作为抑制剂，收到了比较好的效果[Mishra,S.and V.Kumar.Co_precipitation of copper-manganese sulphide in Fe-3%Si steel.Materials Science and Engineering:B,1995,32(3):177-184]，同时也有单一采用Nb作为抑制剂的研究[张颖，傅耘力，汪汝武，吴开明．Nb(C,N)作为取向硅钢中抑制剂的可行性．中国冶金，2008,18（7）：14-18]。但是这些技术都只是应用于含3.5%硅的取向硅钢的生产，对于6.5%的高硅钢中抑制剂的研究，尤其以复合抑制剂形式的研究基本还是空白。 
发明内容
本发明是在高硅钢中通过添加Nb、B复合抑制剂的方法，抑制晶粒的生长，达到改善硅钢塑性的目的。 
一种含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：在高硅钢真空熔炼阶段加入适量Nb和B元素作为复合抑制剂控制铸锭晶粒尺寸，而后锻造成板坯，随后热轧至1.0～4.0mm，扩散退火后进行温轧，得到0.2～0.8mm薄板，对温轧板进行5～30分钟，500～800℃的热处理，冷轧得到厚度为0.05～0.6mm的高硅钢成品冷轧板。高硅钢的化学wt%成分为：Si：4.5～7.0，Nb：0.05～0.9；B：0.05～0.3，Mn：0.01～0.05，S：0.010～0.020，P：0.010～0.020，C：0.020～0.040，Al：0.003～0.020，Nb元素与B元素的配搭比例为0.5～3.0，其余为Fe及不可避免的夹杂物。所制备出的冷轧板表面质量优良，板型良好。该工艺具有普遍适用性，具有良好的应用前景。所添加Nb与B元素在各个阶段以析出物钉扎于晶界，起到细化晶粒的作用。铸态组织中平均晶粒尺寸从485μm减小到361μm，并在后续热加工过程中进一步细化晶粒。 
目前，AlN、MnS作为抑制剂被大量应用于中低硅钢生产。本方法以Nb、B作为复合抑制剂添加于高硅钢，并获得良好的晶粒抑制效果，尚属首次。该成分改善了6.5%硅高硅钢大尺寸铸锭的锻造性能，并配合短时间的温轧板热处理方法，最终可制备出厚度达到0.05mm的高硅钢薄板。利用成分调整，结合轧制工艺，可改善高硅钢有序相所导致的室温脆性，具有广泛的工业化应用前景。 
本发明的优点在于： 
（1）本发明提出一种能明显提高高硅钢室温塑性的新型复合抑制剂的添加方法。通过添加Nb和B元素，形成能够在各个加工变形阶段明显抑制晶粒长大的抑制剂，降低了高硅钢的室温脆性，提高了高硅钢冷轧薄板的成材率，另外配合温轧后快速热处理方法，不仅可以提高材料塑性，而且提高生产效率，最终通过冷轧获得冷轧高硅钢薄板，可制备出95~150mm宽，0.05~0.6mm厚的高硅钢薄板。所制备出的冷轧板表面 质量优良，板型良好。该工艺具有普遍适用性，为大批量生产提供了保证，具有良好的应用前景。
（2）温轧板的热处理温度设定为500~800℃，热处理时间选取5~30分钟，消除加工硬化同时，保持较小的晶粒尺寸，为后续的冷轧提供塑性保证；同时，由于温轧板热处理温度不至于使材料产生大量的再结晶织构，有利于保持变形织构，为冷轧过程中向有利织构转变提供了保证。 
具体实施方案
实施例1 
高硅钢的化学成分（wt%）为：Si：4.5，Nb：0.1；B：0.1，Mn：0.01，S：0.012，P：0.015，C：0.020，Al：0.003，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚3.0mm的高硅钢热轧板进行热处理，1200℃保温3小时，油冷；温轧，开轧温度750℃，终轧温度250℃，得到0.6mm板材。对温轧板进行5分钟，500℃的热处理，盐水冷，之后冷轧，冷轧得到厚度为0.6mm的高硅钢冷轧板。
实施例2 
高硅钢的化学成分（wt%）为：Si：6.5，Nb：0.3；B：0.2，Mn：0.01，S：0.01，P：0.01，C：0.02，Al：0.001，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚2.0mm的高硅钢热轧板进行热处理，1000℃保温2小时，盐水冷；温轧，开轧温度700℃，终轧温度300℃，得到0.2mm厚板材，对温轧板进行30分钟，800℃的热处理，水冷，之后冷轧，得到厚度为0.05mm的高硅冷轧板。
实施例3 
高硅钢的化学成分（wt%）为：Si：7.0，Nb：0.15；B：0.3，Mn：0.02，S：0.01，P：0.02，C：0.04，Al：0.001，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚4.0mm的高硅钢热轧板进行热处理，900℃保温0.5小时，水冷；温轧，开轧温度750℃，终轧温度300℃，得到0.8mm板材；对温轧板进行25分钟，700℃的热处理，盐水冷，之后冷轧，冷轧到厚度为0.3mm的高硅冷轧板。 

Claims (3)

1. 一种含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：在高硅钢真空熔炼阶段加入适量Nb和B元素作为复合抑制剂控制铸锭晶粒尺寸，而后锻造成板坯，随后热轧至1.0~4.0mm，扩散退火后进行温轧，得到0.2~0.8mm薄板，对温轧板进行5~30分钟，500~800℃的热处理，冷轧得到厚度为0.05~0.6mm的高硅钢成品冷轧板；高硅钢的化学wt%成分为：Si：4.5~7.0，Nb：0.05~0.9；B：0.05~0.3，Mn：0.01~0.05，S：0.010~0.020，P：0.010~0.020，C：0.020~0.040，Al：0.003~0.020，Nb元素与B元素的配搭比例为0.5~3.0，其余为Fe及不可避免的夹杂物。
2.根据权利要求1所述的含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：温轧温度250~750℃。
3. 根据权利要求1所述的含有新型复合抑制剂的高硅钢薄板的制备方法，其特征在于：热处理方式采用水冷或空冷或盐水冷或油冷。
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