CN103160731B - 一种热拔高硅硅钢丝材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热拔高硅硅钢丝材及其制备方法，所述热拔高硅硅钢丝材的组成成分按重量比包括4.0%‑9.5%的Si,0%‑0.03%的C,0%‑0.010%的S，0.01%‑0.15%的Mn,0.0040%‑0.010%的Al,0%‑0.02%的Ti,0%‑0.007%的P,0%‑0.2%的B,且其余量为Fe及不可避免的夹杂物；且其可通过冶炼、模锻、热旋锻或热轧、热处理、酸洗和热拉拔六个步骤制备而得，按其上诉步骤制备而成的热拔高硅硅钢丝材不仅克服了高硅硅钢加工性能差的缺点，成功采用传统拉丝工艺制备高硅硅钢丝材，大幅度降低了制造成本，使其批量生产成为可能；而且突破了传统的硅钢加工成板状的限制，将高硅硅钢加工成丝状，制成一种新型软磁材料；同时所制备得到的热拔高硅硅钢丝塑性良好，室温拉伸延伸率可达1.4%‑4.5%，具有良好的磁性，其饱和磁感应强度Bs为1.3T‑1.437T，矫顽力Hc为16 A/m‑20A/m。

Description

一种热拔高硅硅钢丝材及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，特别涉及一种热拔高硅硅钢丝材及其制备方法。

背景技术

硅钢是一种优异的软磁材料，广泛用于电机，变压器等。当硅钢中硅含量超过3.5%（重量比，下同）时就称为高硅钢。随着硅含量的增高，Fe-Si合金具有电阻率升高，最大磁导率升高，铁损降低的特点。但同时，随着硅含量的增加，特别是硅含量超过3.5%以后，材料变得又硬又脆，室温下塑性基本为零。因而难以用常规方法获得高硅钢薄板。

随着制备工艺的发展，人们通过研制各种特殊的生产工艺，例如化学气象沉积法和快速凝固法等，以避开其低温脆性，制备合金薄板。化学气象沉积就是通过在普通硅钢薄板上渗硅，然后进行均匀化热处理，得到高硅钢。在应用物理杂志（Journal of AppliedPhysics）, 64(10): 5367-5369, 1988,中对此方法有报道。但该工艺较复杂，生产周期长，成本高，硅含量不均匀，所用原料SiCl4对环境有污染。除此之外还报道了用快速凝固法制备该合金薄带。其特点是直接由液态合金甩带，避开其脆性区，直接得到薄而窄的合金薄带。缺点就是所得薄带尺寸受限制，宽度和厚度非常小，因此不利于大规模生产和应用。

利用传统的轧制方法制造薄板能克服特殊生产工艺的缺陷，适合连续化、工业化生产。用传统轧制方法制出厚度为0.28-0.30mm厚高硅硅钢薄板。但是目前传统轧制工艺还非常不成熟，在轧制过程中还存在控温，卷曲等问题，而且由于其脆性，最后将薄板冲压成片也非常困难，因此，传统轧制法目前仍没有用于工艺化生产。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种热拔高硅硅钢丝材及其制备方法，其中通过该方法制得的热拨高硅硅钢丝材塑性良好的，具有较好磁性能。

本发明的技术解决方案是这样实现的：一种热拔高硅硅钢丝材，其具有的组成成分按重量比包括Si:4.0%-9.5% ,C: 0%-0.03%,S:0%-0.010%，Mn: 0.01%-0.15%,Al:0.0040%-0.010%,Ti:0%-0.02% ,P:0%-0.007% ,B:0%-0.2%,且其余量为Fe及不可避免的夹杂物。

其中制造热拨高硅硅钢丝材的制备方法，包含以下步骤：

第一步，冶炼：把浓度为99%的硅和纯度为99.5%的工业纯铁一起放入真空感应炉中进行熔化处理，并在1500-1550℃下精炼 3-5分钟，其中放入的硅按重量比占到4.0%-9.5%；然后在低于1500℃的真空条件下把所得到的混合物在陶瓷铸模上进行浇铸，并把其浇铸成重量为10-100kg 的铸锭,且所述铸锭为上大下小带保温帽的铸型；

第二步，模锻：在800～1100℃的温度范围内利用空气锤对铸锭进行自由锻造，并把其锻成小方坯；之后再在模子下进行模锻处理，以锻得直径为12mm- 15mm的棒材，其中模锻温度控制在800～1100℃；

第三步，热旋锻或热轧：在温度850℃-950℃下将棒材进行热旋锻处理，其中旋锻道次为10-20次，且每道次进给量为0.5mm-1mm,并在每个道次后进行一次回火，最终锻得的直径为5mm-10mm尺寸的线材；或者将棒材在温度850℃-950℃进行异型轧制处理，其中每道次压下量为0.5mm-1.5mm,共进行5-10道次，并在其中间回火3-4次，最终轧制得的直径也为5mm- 10mm尺寸的线材；

第四步，热处理:将旋锻或轧制出来的线材进行热处理，其中热处理温度设置在750℃-850℃之间，并用1.5h进行保温，最后用盐水冷却；

第五步，酸洗：将热处理后的线材放入硝酸中进行酸洗，以去除热处理工艺中所产生的氧化皮；

第六步，热拉拔: 在700℃-900℃的温度下，将酸洗后的线材采用卧式拉拔机进行拉拔,其拉拔道次为10-30道次，每道次变形量为3%-10%，总变形量为70%-80%，最后制得直径为1.0mm- 1.6mm的高硅硅钢丝材。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

采用本发明方案所述的制备方法制得的热拔高硅硅钢丝材其为一种新型的高硅硅钢丝材，不仅克服了高硅硅钢加工性能差的缺点，成功采用传统拉丝工艺制备高硅硅钢丝材，大幅度降低了制造成本，使其批量生产成为可能；而且突破了传统的硅钢加工成板状的限制，将高硅硅钢加工成丝状，制成一种新型软磁材料；同时所制备得到的热拔高硅硅钢丝塑性良好，室温拉伸延伸率可达1.4%-4.5%，具有良好的磁性，其饱和磁感应强度Bs为1.3T-1.437T，矫顽力Hc为16 A/m -20A/m。

具体实施方式

以下，针对本发明所述的热拔高硅硅钢丝材中的组成成分的量，分别进行详细说明。

实施方式1

本发明所述的热拔高硅硅钢丝材中含有按重量比分配的，Si:5.33% ，C:0.023% ，S: 0.0043% ，Ti: 0.018 ，Mn:0.01%, P:0.064% ，Cr:0.10%，B:0.0008%，其余为铁及不可避免的夹杂物。按重量比5%称取纯度为99%的硅，余量为纯度为99.5%的工业纯铁，放入真空感应炉中熔化，1550℃精炼5 分钟，真空浇铸成25kg 的铸锭，再将铸锭进行模锻，模锻温度为1050℃，得到直径13mm的棒材。然后在900℃下将棒材进行旋锻，旋锻道次为10-20次，每道次进给量为0.5mm-1mm,每个道次后进行一次回火，锻得最终尺寸为直径6mm的线材；然后将直径6mm的线材进行热处理，在850℃保温1h,盐水冷。然后再进行酸洗处理去除氧化皮。最后在卧式拉拔机下进行热拉拔。拉拔道次为15道次，每道次变形量为5%，总变量为73%，最后制得直径为1.61mm的高硅硅钢丝.测得室温延伸率为4.1%，饱和磁感应强度Bs为1.35T，矫顽力Hc为18A/m。

实施方式2

本发明所述的热拔高硅硅钢丝材中含有按重量比分配的：Si:5.33% ，C:0.023% ，S: 0.0043% ，Ti: 0.018 ，Mn:0.01%, P:0.064% ，Cr:0.10%，B:0.0008%，其余为铁及不可避免的夹杂物。按重量比5%称取纯度为99%的硅，余量为纯度为99.5%的工业纯铁，放入真空感应炉中熔化， 1550℃精炼5 分钟，真空浇铸成25kg 的铸锭，再将铸锭进行模锻，模锻温度为1050℃，得到直径13mm的棒材。再将棒材在温度900℃进行异型轧制，每道次压下量为1mm,共进行7道次，中间回火3次,锻得最终尺寸为直径6mm线材；然后将直径6mm的线材进行热处理，在850℃保温1h,盐水冷。然后再进行酸洗处理去除氧化皮。最后在卧式拉拔机下进行热拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为5%，总变形量为73%，最后制得直径为1.60mm的高硅硅钢丝。测得室温延伸率为4.5%，饱和磁感应强度Bs为1.35T，矫顽力Hc为17A/m。

实施方式3

本发明所述的热拔高硅硅钢丝材中含有按重量比分配的：Si:6.47% ，C:0.013% ，S: 0.0053% ，Ti: 0.015 ，Mn:0.02%, P:0.054% ，Cr:0.014%，B:0.0008%，其余为铁及不可避免的夹杂物。按重量比6.5%称取纯度为99%的硅，余量为纯度为99.5%的工业纯铁，放入真空感应炉中熔化， 1550℃精炼5 分钟，真空浇铸成25kg 的铸锭，再将铸锭进行模锻，模锻温度为1050℃，得到直径13mm的棒材。然后在900℃下将棒材进行旋锻，旋锻道次为10-20次，每道次进给量为0.5mm-1mm,每个道次后进行一次回火，锻得最终尺寸为直径6mm的线材；然后将直径6mm的线材进行热处理，在850℃保温1h,盐水冷。然后再进行酸洗处理去除氧化皮。最后在卧式拉拔机下进行热拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为5%，总变形量为73%，最后制得直径为1.62mm的高硅硅钢丝。测得室温延伸率为1.4%，饱和磁感应强度Bs为1.437T，矫顽力Hc为16A/m

实施方式4

本发明所述的热拔高硅硅钢丝材中含有按重量比分配的：Si:6.47% ，C:0.013% ，S: 0.0053% ，Ti: 0.015 ，Mn:0.02%, P:0.054% ，Cr:0.014%，B:0.0008%，其余为铁及不可避免的夹杂物。按重量比6.5%称取纯度为99%的硅，余量为纯度为99.5%的工业纯铁，放入真空感应炉中熔化， 1550℃精炼5 分钟，真空浇铸成25kg 的铸锭，再将铸锭进行模锻，模锻温度为1050℃，得到直径13mm的棒材。再将棒材在温度900℃进行异型轧制，每道次压下量为1mm,共进行7道次，中间回火3次,锻得最终尺寸为直径6mm线材；然后将直径6mm的线材进行热处理，在850℃保温1h,盐水冷。然后再进行酸洗处理去除氧化皮。最后在卧式拉拔机下进行热拉拔，拉拔道次为15道次，每道次变形量为5%，总变形量为73%，最后制得直径为1.61mm的高硅硅钢丝，最后测得室温延伸率为1.8%，饱和磁感应强度Bs为1.400T，矫顽力Hc为15A/m。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种热拔高硅硅钢丝材，其特征在于：其具有的组成成分按重量比包括Si:4.0%-9.5% ,C: 0%-0.03% ,S:0%-0.010%，Mn: 0.01%-0.15%,Al:0.0040%-0.010%,Ti:0%-0.02%,P:0%-0.007% ,B:0%-0.2%,且其余量为Fe及不可避免的夹杂物；所述的热拨高硅硅钢丝材的制备方法，包含以下步骤：

第一步，冶炼：把浓度为99%的硅和纯度为99.5%的工业纯铁一起放入真空感应炉中进行熔化处理，并在1500-1550℃下精炼 3-5分钟，其中放入的硅按重量比占到4.0%-9.5%；然后在低于1500℃的真空条件下把所得到的混合物在陶瓷铸模上进行浇铸，并把其浇铸成重量为10-100kg 的铸锭,且所述铸锭为上大下小带保温帽的铸型；

第二步，模锻：在800～1100℃的温度范围内利用空气锤对铸锭进行自由锻造，并把其锻成小方坯；之后再在模子下进行模锻处理，以锻得直径为12mm- 15mm的棒材，其中模锻温度控制在800～1100℃；

第三步，热旋锻或热轧：在温度850℃-950℃下将棒材进行热旋锻处理，其中旋锻道次为10-20次，且每道次进给量为0.5mm-1mm,并在每个道次后进行一次回火，最终锻得的直径为5mm-10mm尺寸的线材；或者将棒材在温度850℃-950℃进行异型轧制处理，其中每道次压下量为0.5mm-1.5mm,共进行5-10道次，并在其中间回火3-4次，最终轧制得的直径也为5mm-10mm尺寸的线材；

第四步，热处理:将旋锻或轧制出来的线材进行热处理，其中热处理温度设置在750℃-850℃之间，并用1.5h进行保温，最后用盐水冷却；

第五步，酸洗：将热处理后的线材放入硝酸中进行酸洗，以去除热处理工艺中所产生的氧化皮；

第六步，热拉拔: 在700℃-900℃的温度下，将酸洗后的线材采用卧式拉拔机进行拉拔,其拉拔道次为10-30道次，每道次变形量为3%-10%，总变形量为70%-80%，最后制得直径为1.0mm- 1.6mm的高硅硅钢丝材。