CN103252626B - 一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材的方法 - Google Patents

Abstract

一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材的方法，属于金属材料制备加工技术领域。本发明充分利用定向凝固柱状晶组织高硅电工钢的塑性加工性能较普通等轴多晶合金明显提高这一特性的基础上，在柱状晶高硅电工钢板坯两侧包覆一层塑性变形性能优异的纯铁，减轻或避免高硅电工钢中温和室温轧制过程中的边裂问题，最终实现高硅电工钢带材的短流程高成材率制备。该方法制备高硅电工钢带材与现有工艺相比工艺简单，流程短，生产成本低。

Description

一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材的方法

技术领域：

本发明涉及一种高硅电工钢带材的制备技术，属于金属材料制备加工技术领域，特别是提供了一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材方法。

背景技术：

高硅电工钢(Fe-6.5wt％Si合金)是一种具有高磁导率、低矫顽力、低铁损等优异性能的软磁材料。由于在降低能源损耗及减少噪音污染等方面极具优势，该合金在高性能发电机、电动机、变压器、继电器等方面的应用前景十分广阔。然而，含硅量较高(4.5％以上)的电工钢的室温脆性大、中温和室温轧制边裂严重，很难采用传统铸－轧工艺轧制成板带材，严重影响了其在工业领域的广泛应用。

目前国内外有关高硅电工钢的制备方法主要有：化学气相沉积法、快速凝固法、喷射成形法等。但上述方法存在工艺流程长、环境负荷大、生产效率低、成本高等问题。与上述工艺相比，传统铸-轧法具有工艺简单、成本较低、耗能小等优点，因此，通过组织结构和工艺调控实现高硅电工钢带材的轧制生产，仍然是目前国内外研究的热点。

例如，林均品等人发明了以热轧-温轧-冷轧为基础的逐步增塑法：将真空感应熔炼的高硅电工钢首先热锻成厚度10～20mm板坯，然后通过控制热轧、控制温轧、控制冷轧等工序，结合轧制过程中多次热处理，制备了厚度为0.05mm的高硅电工钢带材[林均品，叶丰，陈国良，等.6.5wt％Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能.前沿科学，2007(2)：13-26]，该方法易于实现工业规模化生产。但逐步增塑法工艺流程繁琐，温轧和冷轧过程中每次轧制后均需进行热处理，而且由于温轧和冷轧过程中边裂严重，每道次均需裁边处理，因而生产效率和成材率均很低。

谢建新等人发明了一种基于中温包套轧制技术的高硅电工钢带材制备方法，实现了厚度0.20mm以下高硅电工钢带材的制备，且所制备合金带材表面光亮，组织均匀，轧制成材率可达95％以上[谢建新，付华栋，张志豪，等.一种高硅电工钢薄带的短流程高效制备方法.专利号：ZL201010195520.4，授权日：2011年08月10日]。但中温包套轧制技术在制备过程中存在包套材料的浪费、增加了包套及去除包套工序等问题。

基于上述背景，若能将高硅电工钢轧制时容易发生边裂的侧边变形前包覆上一层塑性变形性能优异且价格低廉的纯铁，变形后通过裁边将纯铁去除，则可避免高硅电工钢中温和室温轧制边裂问题，大幅度提高合金成材率，且可使高硅电工钢带材的生产流程简化、成本降低。

发明内容：

本发明的目的是解决高硅电工钢带材中温和室温轧制边裂严重，成材率低的问题，实现短流程高成材率轧制成形，以满足我国电力、通讯及国防工业领域的迅速发展的需求。即在充分利用定向凝固柱状晶组织高硅电工钢的塑性加工性能较普通等轴多晶合金明显提高这一特性的基础上，在柱状晶高硅电工钢板坯两侧包覆一层塑性变形性能优异的纯铁，减轻或避免高硅电工钢中温和室温轧制过程中的边裂问题，最终实现高硅电工钢带材的短流程高成材率制备。

一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材方法，其特征在于：采用定向凝固方法制备纯铁/柱状晶高硅电工钢复合板坯；直接进行中温轧制；酸洗烘干后进行室温轧制；裁边后卷取。具体工艺步骤包括：

(1)制备定向凝固复合板坯：以真空熔炼的Fe-(5％～7％)wt％Si合金以及工业生产的纯铁为原料，将高纯石英板与纯铁组合成复合铸型，采用电磁约束定向凝固技术制备两侧面包覆纯铁的柱状晶高硅电工钢，侧面纯铁包覆层厚度为复合板坯整体宽度的0.5％～10％，纯铁与高硅电工钢间复合界面为冶金结合；

(2)中温轧制：将步骤(1)中的复合板坯在300～600℃保温0.5～5h后进行中温轧制，道次变形量控制在10％～50％，轧制最终厚度为1～5mm，然后空冷；

(3)室温轧制：将步骤(2)中的温轧板酸洗后烘干，在室温下进行冷轧，严格控制道次变形量在5％～30％，轧制最终厚度为0.1～0.3mm；

(4)裁边后卷取：将步骤(3)中的冷轧带材在裁边机上进行裁边，去掉带材两侧纯铁边，然后卷取。

本发明的优点：

(1)所制备板坯为柱状晶高硅电工钢板坯两侧包覆一层塑性变形性能优异的纯铁，复合界面为冶金结合，可显著减轻或避免高硅电工钢中温和室温轧制边裂问题，大幅度提高合金成材率；

(2)该方法制备高硅电工钢带材与现有工艺相比工艺简单，流程短，生产成本低。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图

图2为实施例1中所制备板坯横纵截面的组织示意图

具体实施方式

实施例1：

(1)制备定向凝固复合板坯：以真空熔炼的Fe-(5％～7％)wt％Si合金以及工业生产的纯铁为原料，将高纯石英板与纯铁组合成复合铸型，采用电磁约束定向凝固技术制备两侧面包覆纯铁的柱状晶高硅电工钢，侧面纯铁包覆层厚度为3mm，板坯整体外形尺寸为长90mm，宽60mm，厚度8mm，纯铁与高硅电工钢复合界面为冶金结合。图2为板坯横纵截面组织示意图；

(2)中温轧制：将步骤(1)中的复合板坯在400℃保温30min后进行中温轧制，道次变形量控制在15％，轧制最终厚度为1mm，然后空冷；

(3)室温轧制：将步骤(2)中的温轧板酸洗后烘干，在室温下进行冷轧，控制道次变形量在10％，轧制最终厚度为0.2mm；

(4)裁边后卷取：将步骤(3)中的冷轧带材在裁边机上进行裁边，去掉带材侧面约4mm宽的纯铁边，然后卷取。

实施例2：

(1)制备定向凝固复合板坯：以真空熔炼的Fe-(5％～7％)wt％Si合金以及工业生产的纯铁为原料，将高纯石英板与纯铁组合成复合铸型，采用电磁约束定向凝固技术制备两侧面包覆纯铁的柱状晶高硅电工钢，侧面纯铁包覆层厚度为4mm，板坯整体外形尺寸为长200mm，宽80mm，厚度10mm，纯铁与高硅电工钢复合界面为冶金结合；

(2)中温轧制：将步骤(1)中的复合板坯在500℃保温1h后进行中温轧制，道次变形量控制在20％，轧制最终厚度为1mm，然后空冷；

(3)室温轧制：将步骤(2)中的温轧板酸洗后烘干，在室温下进行冷轧，控制道次变形量在15％，轧制最终厚度为0.3mm；

(4)裁边后卷取：将步骤(3)中的冷轧带材在裁边机上进行裁边，去掉带材侧面约4.5mm宽的纯铁边，然后卷取。

Claims (1)

1.一种短流程高成材率制备高硅电工钢带材的方法，其特征在于：采用定向凝固方法制备纯铁/柱状晶高硅电工钢复合板坯；直接进行中温轧制；酸洗烘干后进行室温轧制；裁边后卷取；具体工艺步骤包括：

(1)制备定向凝固复合板坯：以真空熔炼的Fe-(5％～7％)wt％Si合金以及工业生产的纯铁为原料，将高纯石英板与纯铁组合成复合铸型，采用电磁约束定向凝固技术制备两侧面包覆纯铁的柱状晶高硅电工钢，侧面纯铁包覆层厚度为复合板坯整体宽度的0.5％～10％，纯铁与高硅电工钢间复合界面为冶金结合；

(2)中温轧制：将步骤(1)中的复合板坯在300～600℃保温0.5～5h后进行中温轧制，道次变形量控制在10％～50％，轧制最终厚度为1～5mm，然后空冷；

(3)室温轧制：将步骤(2)中的温轧板酸洗后烘干，在室温下进行冷轧，严格控制道次变形量在5％～30％，轧制最终厚度为0.1～0.3mm；

(4)裁边后卷取：将步骤(3)中的冷轧带材在裁边机上进行裁边，去掉带材两侧纯铁边，然后卷取。