CN103060701B - 一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方法，属于冶金技术与材料科学领域。其化学成分按重量百分比为Si4.5～7.0%，Cr2.0-5.0%，Al0.06～1.0%，Mn0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe，薄带厚度0.35mm-0.5mm。按以下步骤制备：首先无取向高硅钢在真空冶炼炉中进行冶炼；然后进行双辊薄带铸轧；浇铸温度1420℃～1460℃，铸带厚度1.0～1.5mm；铸带在800℃～1100℃进行热轧，热轧带厚度为0.8-1.0mm；然后进行酸洗，酸洗后薄带预热400℃～700℃进行温轧；最后进行退火。本发明高硅电工钢薄带在添加Cr元素后使高硅钢铸带加工性能明显提高，其铁损值与现有高硅钢产品的铁损水平相当，磁感应强度则高于现有产品0.03T以上。该制备方法工艺简单，能耗低，成材率高，产品磁性能优良。

Description

一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法

技术领域

本发明属于冶金技术与材料科学领域，具体涉及一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法。

背景技术

高硅电工钢片，特别是硅含量为6.5wt%的硅钢片，具有优异的软磁性能，比如中高频铁损低、磁致伸缩接近于零，磁导率高，矫顽力低，是制作低噪音、低铁损变压器和电抗器的理想铁芯材料。但此材料韧性差，很难制备。到二十世纪七十年代末年为止，主要采用轧制法制备Fe-6.5%Si合金，但由于冷轧脆性没有根本解决而一直不能生产。

1978年，Tsuya和Arail采用快速凝固(RS)方法成功地制备出柔软的Fe-6.5%Si合金薄带，展示了Fe-6.5% Si合金韧化的可能性，同时也引发了对Fe-6.5%Si合金研究的热潮。川钢公司与他们合作，试图利用此技术建立更大的制造设备，向工业化生产方面过渡。不过，由于RS薄带成品窄而薄，使用方面受到很大限制，这种方法至今尚未实现工业化生产。

二十世纪八十年代末以来，通过采用轧制和化学气相沉积(CVD)方法制造备出了Fe-6.5%Si合金薄带。1986-1987年日本钢管公司(NKK)采用CVD法和轧制法制成Fe-6.5%Si合金薄带，并于1993年实现了规模化生产。神户制钢公司通过热轧、冷轧和退火工艺成功制备出了Fe-(4.0-5.5)%Si合金薄带。住友金属公司用薄铸坯经热轧、冷轧和二次再结晶退火研制成(110) [001]取向Fe-6.5%Si合金薄带。新日铁公司也通过轧制后二次再结晶获得了取向Fe-6.5%Si合金薄带。但是，上述方法制备工艺复杂、成材率低且环境污染严重。开发新技术以避开脆性区从而制备出Fe-6.5%Si合金薄带是解决此问题的最佳出路。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了高硅电工钢中添加Cr元素以改善其塑性的新的合金化方法。在此基础上，采用短流程薄带近终成形的新技术制备了无取向高硅电工钢薄带，实现了Fe-(4.5-6.5)%Si钢薄带的短流程低成本生产的目标。本发明的目的是提出一种具有优异的软磁性能，是中高频、低铁损、低噪音条件下的理想铁芯材料的无取向高硅电工钢薄带及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种无取向高硅电工钢薄带的化学成分按重量百分比为Si4.5～7.0 %，Cr2.0-5.0%，Al0.06～1.0%，Mn0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe，薄带厚度0.35mm-0.5mm。

本发明一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法是：

（1）冶炼：采用真空冶炼炉对高硅钢进行冶炼，得到化学组分按重量百分比为：Si:4.5～7.0 %，Cr：2.0-5.0%，Al:0.06～1.0%，Mn:0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe的液态高硅钢；

（2）铸轧：把上述的液态高硅钢在1420℃～1460℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为10 m/min～35m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至800℃～1100℃进行热轧，热轧带厚度为0.8-1.0mm

（4）酸洗：采用盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，去除氧化铁皮；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在400℃～600℃进行温轧，各道次压下量均为5%～30%，总变形量60%以上，温轧后薄带厚度0.35mm-0.5mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度800℃～1200℃，退火5min～15min。

所述步骤（4）酸洗，采用盐酸浓度为5-15%，酸洗温度50-80℃，酸洗时间8-15min。

这种组分的无取向高硅钢，铸带成板形良好，厚度均匀，组织为均匀的柱状晶粒，有利织构占有率高，加工性能良好。

本发明的有益效果是：

（1）本发明得到的高硅电工钢薄带在添加Cr元素后使高硅钢铸带加工性能明显提高；

（2）本发明采用铸轧结合温轧工艺，有效的解决了高硅钢加工性能差的特点；

（3）根据高硅钢的成分，调整浇铸和铸轧工艺，使高硅钢铸带在整个厚度方向上呈现为粗大的柱状晶组织，同时使得对产品磁性能有利的{100}织构强度值高，具有此种组织特征和织构分布状态的高硅钢铸带加工性能较好，且经过轧制和退火后磁性能可得到明显提高；

（4）本发明的无取向高硅钢薄带产品的铁损值与现有高硅钢产品的铁损水平相当，磁感应强度则高于现有产品0.03T以上。

附图说明

图1为本发明无取向高硅钢铸带；

图2为本发明温轧后无取向高硅钢薄带。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的内容做进一步的解释说明，本发明所用的采用的磁性能检测设备为MATA磁性材料自动测试系统（MATS-2010M）。

实施例1

一种无取向高硅电工钢薄带的化学成分按重量百分比为：Si:4.5%，Al:0.6%，Mn:0.3%，N:0.0033%、S:0.0038%、P:0.0066%、Cr:2.1%、C:0.004%，O:0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质，薄带厚度0.35mm。

上述成分的一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法按照如下步骤进行：

（1）冶炼：采用真空冶炼炉冶炼得到化学成分按重量百分比为：Si:4.5%，Al:0.6%，Mn:0.3%，N:0.0033%、S:0.0038%、P:0.0066%、Cr:2.1%、C:0.004%，O:0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质的液态高硅钢；

（2）铸轧：液态高硅钢在1460℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为35m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温，铸带厚度1.1mm；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至1100℃进行热轧，热轧3道次，热轧带厚度为0.8mm；

（4）酸洗：采用浓度为5%的盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，酸洗温度50℃，酸洗时间15min，去除氧化铁皮；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在550℃进行温轧，各道次压下量均为10%，总变形量80%以上，温轧后薄带厚度0.35mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度800℃，退火15min。

无取向高硅钢铸带如图1所示，铸轧带宽度110mm，厚度1.1mm，长度25m，表面质量良好，无裂纹和缺陷。

温轧后无取向高硅钢薄带如图2所示，成品带宽度110mm，厚度0.35mm，表面光洁无裂纹，表明了温轧可改善6.5%Si 无取向硅钢的塑性。

   经检测，所得0.35mm厚的高硅钢薄带在工作频率为400Hz、磁极化强度为1T时，铁损W_10/400为15.6W/kg，在800A/m的磁场条件下，磁感强度B₈为1.38T。

实施例2：

一种无取向高硅电工钢薄带的化学成分按重量百分比为：Si:6.5%，Al:0.2%，Mn: 0.6%，N:0.0033%、S:0.0028%、P:0.0067%、Cr:3%、C: 0.006%，O:0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质，薄带厚度0.35mm。

上述成分的一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法按照如下步骤进行：

    （1）冶炼：采用真空冶炼炉冶炼得到化学成分按重量百分比为：Si:6.5%，Al:0.2%，Mn:0.6%，N:0.0033%、S:0.0028%、P:0.0067%、Cr:3%、C:0.006%，O:0.002%，余量为Fe及不可避免的杂质的液态高硅钢；

（2）铸轧：液态高硅钢在1440℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为30m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温，铸带厚度1.3mm；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至1000℃进行热轧，热轧3道次，热轧带厚度为1.0mm；

（4）酸洗：采用浓度为15%的盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，酸洗温度70℃，酸洗时间15min，去除氧化铁皮；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在600℃进行温轧，各道次压下量均为10%，总变形量80%以上，温轧后薄带厚度0.35mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度1200℃，退火5min～15min。

   经检测，所得0.35mm厚的高硅钢薄带在工作频率为400Hz、磁极化强度为1T时，铁损W_10/400为14.2 W/kg，在800A/m的磁场条件下，磁感强度B₈为1.36T。

实施例3

一种无取向高硅电工钢薄带的化学成分按重量百分比为Si:7.0%，Cr:5.0%，Al:0.06%，Mn:0.8%，N:0.005%，S:0.002%，P:0.18%，O:0.001，C:0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质，薄带厚度0.35mm。

本发明一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法按照如下步骤进行：

（1）冶炼：采用真空冶炼炉对高硅钢进行冶炼，得到化学组分按重量百分比为Si:7.0 %，Cr:5.0%，Al:0.06%，Mn:0.8%，N:0.005%，S:0.002%，P:0.18%，O:0.001，C:0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质的液态高硅钢；

（2）铸轧：把上述的液态高硅钢在1420℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为10 m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至800℃进行热轧，热轧带厚度为0.8mm；

（4）酸洗：采用盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，盐酸浓度为10%，酸液温度80℃，酸洗时间15min去除氧化铁皮；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在400℃进行温轧，各道次压下量均为5%，总变形量60%以上，温轧后薄带厚度0.35mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度900℃，退火13min，得到无取向高硅钢薄带。

   经检测，所得0.35mm厚的高硅钢薄带在工作频率为400Hz、磁极化强度为1T时，铁损W_10/400为13.8 W/kg，在800A/m的磁场条件下，磁感强度B₈为1.35T。

Claims (1)

1. 一种无取向高硅电工钢薄带的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）冶炼：采用真空冶炼炉对高硅钢进行冶炼，得到化学组分按重量百分比为：Si:4.5～7.0 %，Cr：2.0-5.0%，Al:0.06～1.0%，Mn:0.3～0.8%，N≤0.005%，S≤0.004%，P≤0.02%，O≤0.003%，C≤0.005%，余量为Fe的液态高硅钢；

（2）铸轧：把上述的液态高硅钢在1420℃～1460℃浇铸到双辊铸轧设备中，铸轧速度为10 m/min～35m/min，形成无取向高硅钢铸带，出铸辊后空冷至室温；

（3）热轧，将上述高硅钢铸带加热至800℃～1100℃进行热轧，热轧带厚度为0.8-1.0mm；

（4）酸洗：采用盐酸对高硅钢热轧带进行酸洗，去除氧化铁皮，其中，酸洗采用盐酸浓度为5-15%，酸洗温度50-80℃，酸洗时间8-15min；

（5）温轧：酸洗后的高硅钢铸带在400℃～600℃进行温轧，各道次压下量均为5%～30%，总变形量60%以上，温轧后薄带厚度0.35mm-0.5mm；

（6）退火：温轧后的高硅钢在氢气气氛中退火，获得高硅钢退火薄带，退火温度800℃～1200℃，退火5min～15min。