CN103320737B - 热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，控制传输备用基础薄带并使其通过热浸镀池的热浸镀液，使备用基础薄带表面覆盖上一层热浸高硅镀层，然后通过对热浸高硅镀层的厚度和表面平整度进行修饰控制，得到高硅复合镀层钢带坯料，再进行均匀化扩散热处理，连续制备硅元素分布均匀的高硅钢薄带。本发明还公开了一种硅钢带连续制备装置，包括按照工艺先后次序设置的放卷引导装置、预热炉、镀液连续供应装置、热浸镀装置、扩散热处理装置和收卷装置。本发明利用低硅钢薄带快速通过高硅熔液热浸镀一层高硅镀层，然后经过热处理工艺来获得具有优异磁性能的高硅硅钢薄带，操作简单，具有高效、可连续制备的特点，可大幅度降低制备成本。

Description

热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置

技术领域

本发明涉及一种金属材料制备工艺和设备，特别是涉及一种硅钢带的制备工艺和装置，应用于硅钢带连续制造技术领域。

背景技术

硅钢亦称电工钢,是电力和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器以及其它电器仪表的重要磁性材料。众所周知，硅钢片中的硅含量对其产品的特性影响很大，如：对于磁感应强度和铁损的影响明显。研究表明：随着硅含量的增加，硅钢片的电阻率增大，涡流损失减小，从而在较高频率下表现出优良的磁性，当硅钢片中硅含量达到6.5%时，磁致伸缩系数趋于零。因此，6.5%Si高硅钢片是制作低噪音、低铁损的理想铁芯材料，对它的研制工作必将受到广泛的关注。但是，另一方面，由于硅含量的提高，硅钢片的脆性增大，这给材料的进一步加工带来了诸多困难，也就使6.5%Si高硅钢的发展受到了制约，因而不能采用传统的轧制方法来制备出6.5wt%高硅硅钢薄带，目前世界范围内,大批量生产的硅钢片中硅含量大都控制在4%以内。因此，开发高性能的硅钢材料具有非常重要的战略意义和产业化价值。

目前，对6.5wt%Si的高硅硅钢薄带的制备方法进行了很多研究，提出了多种制备工艺，如CVD法、熔盐体系化学还原法等。日本的NKK公司开发的CVD法生产的薄带硅钢具备很好的磁性能，并已经小规模进行工业化生产，但存制备条件比较苛刻，而且能耗大、硅钢表面质量差、铁流失严重等缺点，同时对设备要求非常高，生成的废气污染环境严重而无法进行大规模生产。采用熔盐体系化学还原法可制备Fe-6.5%Si薄板，但熔盐电解的条件苛刻，也较难解决高温熔盐带来的表面污染和氧化问题。此外还有粉末轧制法、PCVD法和电子束物理气相沉积法等，但是这些方法在生产工艺的可控性、成本及环保等方面仍有待进一步的改进。6.5%Si高硅钢以其优异的磁学性能和广阔的应用前景吸引着科技工作者进行大量的研究和开发工作。制备工艺的发展和成熟以及能否经济有效地生产，是6.5%Si高硅钢走向商业化广泛应用的关键，也一直是研究工作的重点。因此，开发廉价高效的高硅硅钢制备方法仍然是亟待解决的关键问题。

热镀技术目前主要应用于钢材热镀锌的工艺中，即将表面清洁的金属材料或零件浸在熔融的锌液中，利用界面发生的物理化学反应，在表面形成一层金属锌的过程。在热浸镀的过程中，在锌液中需安置一个沉没辊作为一个无传动的转向辊，热浸镀锌温度一般在440-460℃，对沉没辊材料要求不是非常苛刻，但是，在更高的温度下进行热浸镀高熔点物质来获得所需材料则非常困难，特别是对材料纯净度要求非常苛刻的功能材料，同时，沉没辊与带钢的相对滑动会造成钢材表面摩擦划痕也将会严重影响到带钢的表面质量。由此可见，可连续制备、能进行大规模生产高质量高硅钢片的工艺和装备还有很多技术问题需要解决，目前仍然缺少低成本制备高硅钢片的有效的手段。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的缺陷，提供一种热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置，利用低硅钢薄带快速通过高纯硅或者高硅铁-硅熔液热浸镀一层高硅镀层，然后经过热处理工艺来获得具有优异磁性能的硅含量为4-7wt%的高硅硅钢薄带，尤其是硅含量为6.5wt%Si的高硅硅钢薄带，操作简单，具有高效、可连续制备的特点，因此可大幅度降低制备成本。

为达到上述发明创造目的，本发明的构思如下：

采用电磁封技术，将低硅钢薄带自下往上快速通过融化的高纯硅或者铁-硅溶液池中，保持熔融液体在熔点以上一定的温度范围内，利用熔液的粘性以及基体与高硅熔液反应生成铁-硅合金层使低硅钢薄带覆盖上一层一定厚度的高硅镀层，为后续的热处理基体低硅钢薄带提供充足的硅源，然后通过具有保护气体的热处理炉进行均匀化热处理得到整体均匀的具有优异磁性能的硅含量为4-7wt%的高硅硅钢薄带，尤其是制备6.5wt%Si的高硅硅钢薄带。由于硅含量为6.5wt%Si高硅硅钢薄带具有很强的脆性，所以不能通过传统的轧制法轧制高硅钢薄板得到薄带，从而不能得到高质量的高硅钢薄带，因此本发明采用的方法与传统的方法相比，必然要在制备的过程中，摒弃传统的轧制工艺，而是借用电磁封阀技术以及采用热浸镀工艺中气刀工艺，以低硅钢薄带为基体原料，在低硅钢薄带上覆上一层均匀的高硅层，能成功的制备出质量可观的高硅钢薄带，而且在制备的过程中可以通过调节熔池硅的浓度、低硅钢薄带通过熔池的速度以及气刀装置中喷吹气体的速度来控制热浸镀高硅层厚度以便得到整体均匀的高硅钢薄带。为此，本发明提出，在热浸镀硅法过程中，采用以低硅钢薄带为基质材料，快速通过熔化的硅或者高硅-铁硅合金溶液使低硅硅钢薄带浸覆镀上一层高硅层，为低硅钢薄带后续热处理过程提充足的硅来源，然后经过热处理得到整体均匀的高磁性能的硅含量为6.5wt%高硅钢薄带。

根据以上发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，选用低硅钢薄带或纯铁薄带作为备用基础薄带，采用纯硅或者高硅浓度的硅铁合金熔体制备热浸镀液，将热浸镀液倒入热浸镀池中，控制传输备用基础薄带并使其通过热浸镀池的热浸镀液，使通过热浸镀池的备用基础薄带表面覆盖上一层热浸高硅镀层，然后通过对热浸高硅镀层的厚度和表面平整度进行修饰控制，得到含硅量符合要求的高硅复合镀层钢带坯料，再对高硅复合镀层钢带坯料进行均匀化扩散热处理，连续制备硅元素分布均匀且硅含量符合要求的高硅钢薄带。

具体为，包括如下步骤：

a.备用基础薄带的预处理：直接采用未施加绝缘层的含硅量为0.1-4wt%的低硅钢带或者纯铁薄带为原始坯料，采用盐酸酸洗后用酒精与丙酮除脂后真空烘干，得到备用基础薄带；

b.高硅熔液的制备：将高纯硅锭或者含硅量为7-99wt%铁硅合金熔化，得到过热的热浸镀液；制备的热浸镀液的过热度范围最好为1400±100℃；

c.高硅复合镀层钢带坯料的制备：将备用基础薄带进行预热处理，使其温度控制在600～800℃，将在步骤b中制备的过热的热浸镀液倾倒入热浸镀池，通过传送装置使经过预热处理的的备用基础薄带经过热浸镀池进行传输，在高硅熔液的粘性作用下，且在备用基础薄带表面的快速合金化反应条件下，使通过热浸镀池的备用基础薄带上粘附上一层热浸高硅镀层，再采用气刀工艺对热浸高硅镀层进行喷吹减厚修饰，从而制备得到含硅量为4-7wt%的高硅复合镀层钢带坯料；优选制备得到含硅量均匀且含硅量为6.5wt%的高硅复合镀层钢带坯料；优选采用竖直提拉方式使高硅复合镀层钢带坯料从热浸镀池中被竖直拉出；优选通过调节备用基础薄带的传输速度和控制气刀工艺对热浸高硅镀层的喷吹减厚量的联控联调，来控制热浸高硅镀层的厚度和高硅复合镀层钢带坯料的含硅量；气刀工艺喷吹的气体优选采用氩气或为氦气或为其它与硅、铁无反应的非氧化性气体；传送装置传输备用基础薄带经过热浸镀池的走带的速度优选为0.1～100m/min，通过热浸镀生成的高硅镀层硅含量最还调节到10～100wt%范围内，并使热浸高硅镀层厚度优选采用5～100μm；

d.均匀化扩散处理：将在步骤c中制备的高硅复合镀层钢带坯料传输到热处理炉中，在非氧化气氛保护环境下行连续扩散热处理，热处理温度控制在800～1350℃，热处理时间为1～20小时，连续制备硅元素分布均匀且硅含量为4-7wt%的取向硅钢薄带或无取向硅钢薄带；最好用于制备硅含量为6.5wt%的取向硅钢薄带或无取向硅钢薄带；热处理炉中的非氧化气氛保护环境优选由惰性气体、还原气体或惰性气体与还原气体的混合气体提供，惰性气体至少优选采用氩气、氮气或者其混合气体，还原气体最好为一氧化碳、氢气、氨气和甲烷中任意一种气体或任意几种的混合气体。

作为本发明改进的技术方案，最好将热浸镀过程的余热作为对高硅复合镀层钢带坯料的热处理的辅助热源。

本发明还提供一种利用本发明热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法的硅钢带连续制备装置，主要包括按照工艺先后次序设置的放卷引导装置、预热炉、镀液连续供应装置、热浸镀装置、扩散热处理装置和收卷装置，具体为：

以低硅钢带或者纯铁薄带作为热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的备用基础薄带，并将连续的备用基础薄带成卷在卷筒上形成备用基础薄带卷，放卷引导装置包括备用基础薄带卷的放卷传送辊、预处理导向滑轮和预处理传送辊，备用基础薄带通过放卷传送辊开卷引出后，绕过预处理导向滑轮，继续由预处理传送辊将备用基础薄带向预热炉内输送进行预热，备用基础薄带在预热前经过清洗设备进行清洗，经过预热后的备用基础薄带从预热炉内导出后进入热浸镀池进行热浸镀；镀液连续供应装置由储备熔池装置和熔池倾倒装置构成，在储备熔池装置的上部设有加料盖，在储备熔池装置的出口连接传液导管，储备熔池装置本体内设有加热体，采用纯硅或者高硅浓度的硅铁合金在储备熔池装置内熔融形成储备高硅熔体，并使储备高硅熔体维持过热状态，熔池倾倒装置由液压千斤顶以及控制装置构成，控制装置控制液压千斤顶调整储备熔池装置的倾倒角度，使过热的储备高硅熔体通过传液导管注入热浸镀池槽中作为热浸镀液使用；热浸镀装置包括浸镀池槽、电磁感应密封阀和气刀装置，浸镀池槽盛载热浸镀液，至少将热浸镀装置置于保护气体室内，保护气体室内的气氛为与硅、铁不反应的非氧化性气氛，电磁感应密封阀设置于浸镀池槽的底部入口处，经过预热炉预热后的备用基础薄带从电磁感应密封阀中竖直通过后，从浸镀池槽的底部竖直进入热浸镀液中，从热浸镀液表面上方竖直提拉出来的基础薄带基体上粘附上一层热浸高硅镀层，形成复合镀层钢带，气刀装置设置于浸镀池槽的上方，由对称设置的左气刀和右气刀组成，左气刀和右气刀分别设置于从热浸镀液中竖直提拉出来的高硅复合镀层钢带的两侧，对热浸高硅镀层进行喷吹减厚修整，从而制备得到含硅量符合要求的高硅复合镀层钢带坯料；扩散热处理装置包括热处理炉、加热器和密封装置，加热器向热处理炉的炉膛内施加均匀温度场，密封装置设置于热处理炉的炉膛两端口上，使热处理炉的炉膛内维持非氧化气氛，经过气刀装置喷吹减厚修整的高硅复合镀层钢带坯料竖直穿过热处理炉的密封装置，竖直进入热处理炉的炉膛，使位于基础薄带基体外部的热浸高硅镀层中的硅元素向芯部的基础薄带基体扩散，实现冶金结合，制备含硅量为4-7wt%的高硅硅钢薄带；收卷装置包括高硅硅钢薄带的出炉传送辊、收卷导向滑轮和收卷传送辊，在出炉传送辊和预处理传送辊之间，同时将进行热浸镀之前的备用基础薄带和完成热浸镀之后的复合镀层钢带张紧，形成沿着竖直方向拉直的同一条连续钢带，完成热处理的高硅硅钢薄带通过出炉传送辊的牵引，从热处理炉中输出，绕过收卷导向滑轮，继续由收卷传送辊向高硅钢收卷卷筒的卡口内输送，进行收卷，并最终获得高硅钢薄带卷。

作为上述硅钢带连续制备装置的改进，将预热炉、储备熔池装置和热浸镀装置置于保温的密闭室中，通过余热回收装置将从预热炉、储备熔池装置和热浸镀装置收集的热能向扩散热处理装置传输，作为热处理炉的炉膛内的均匀温度场的辅助热源。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明由于运用了电磁封阀技术，能成功通过热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带，由于无需采用沉没辊，提高了液态熔液纯净度，从而大大减小了有害元素对最终样品磁性能的影响；

2.本发明在低硅钢热浸镀层出浸镀池上端采用高纯氩、或为氦气或者为与硅、铁无反应的其它非氧化性气体的气刀技术，从而可以获得均匀性良好厚度均匀的高硅镀层；

3.本发明在热浸镀低硅钢薄带制备高硅镀层时，可以采用熔融高纯度硅液，也可以采用高硅铁-硅合金熔液，以及调节低硅钢薄带的传输速度来控制浸镀层硅含量和浸镀层厚度，能够获得硅元素分布均匀和硅含量符合要求的高硅钢薄带；

4.本发明整个制备过程不存在压力加工或塑性变形过程，从根本上避免任何由于Fe-6.5wt％Si的低塑性而导致的加工困难，对硅钢薄带基体结构影响较小；

5.本发明在进行热处理的时候，可以运用热浸镀过程的余热作为对样品进行热处理的辅助热源，节约能量。

6.本发明在热浸镀时，走带的速度可选为0.1～100m/min、低硅钢薄带的成分为0.1～4.0%的低硅钢薄带，也可以为纯铁带，镀层硅含量可以调节到10～100wt%范围，镀层厚度为5～100μm，熔体的过热度范围为1400±100℃，热处理的温度范围以为800～1350℃，通过热浸镀经热处理制备的高硅硅钢可以连续制备得到4-7%的高硅钢，可以适应不同硅含量的硅钢薄带的制备；

7.本发明能进行大规模连续操作，有望制备出宽幅、长尺寸的高硅硅钢带，并大大降低硅钢片的生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例一硅钢带连续制备装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1，一种硅钢带连续制备装置，主要包括按照工艺先后次序设置的放卷引导装置、预热炉6、镀液连续供应装置、热浸镀装置、扩散热处理装置和收卷装置，具体为：

以低硅钢带或者纯铁薄带作为热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的备用基础薄带4，并将连续的备用基础薄带4成卷在卷筒上形成备用基础薄带卷1，放卷引导装置包括备用基础薄带卷1的放卷传送辊2、预处理导向滑轮3和预处理传送辊5，备用基础薄带4通过放卷传送辊2开卷引出后，绕过预处理导向滑轮3，继续由预处理传送辊5将备用基础薄带4向预热炉6内输送进行预热，备用基础薄带4在预热前经过清洗设备进行清洗，经过预热后的备用基础薄带4从预热炉6内导出后进入热浸镀池13进行热浸镀；镀液连续供应装置由储备熔池装置和熔池倾倒装置构成，在储备熔池装置的上部设有加料盖11，在储备熔池装置的出口连接传液导管15，储备熔池装置本体内设有加热体9，采用纯硅或者高硅浓度的硅铁合金在储备熔池装置内熔融形成储备高硅熔体10，并使储备高硅熔体10维持过热状态，熔池倾倒装置由液压千斤顶7以及控制装置8构成，控制装置8控制液压千斤顶7调整储备熔池装置的倾倒角度，使过热的储备高硅熔体10通过传液导管15注入热浸镀池13中作为热浸镀液14使用；热浸镀装置包括浸镀池槽13、电磁感应密封阀12和气刀装置，浸镀池槽13盛载热浸镀液14，至少将热浸镀装置置于保护气体室18内，保护气体室18内的气氛为与硅、铁不反应的非氧化性气氛，电磁感应密封阀12设置于浸镀池槽13的底部入口处，经过预热炉6预热后的备用基础薄带4从电磁感应密封阀12中竖直通过后，从浸镀池槽13的底部竖直进入热浸镀液14中，从热浸镀液14表面上方竖直提拉出来的基础薄带基体25上粘附上一层热浸高硅镀层26，形成复合镀层钢带，随着电磁封阀的技术的发展与成熟，可采用无接触的电磁封技术代替传统热浸镀装置的熔池中的沉没辊，即借助电磁封阀技术，就可以实现无沉没辊热浸镀工艺，提高了液态熔液纯净度，从而大大减小了有害元素对最终样品磁性能的影响，气刀装置设置于浸镀池槽13的上方，由对称设置的左气刀16和右气刀17组成，左气刀16和右气刀17分别设置于从热浸镀液14中竖直提拉出来的高硅复合镀层钢带的两侧，对热浸高硅镀层26进行喷吹减厚修整，从而制备得到含硅量符合要求的高硅复合镀层钢带坯料；扩散热处理装置包括热处理炉20、加热器19和密封装置，加热器19向热处理炉20的炉膛内施加均匀温度场，密封装置设置于热处理炉20的炉膛两端口上，使热处理炉20的炉膛内维持非氧化气氛，经过气刀装置喷吹减厚修整的高硅复合镀层钢带坯料竖直穿过热处理炉20的密封装置，竖直进入热处理炉20的炉膛，使位于基础薄带基体25外部的热浸高硅镀层26中的硅元素向芯部的基础薄带基体25扩散，实现冶金结合，制备含硅量为4-7wt%的高硅硅钢薄带27；收卷装置包括高硅硅钢薄带27的出炉传送辊21、收卷导向滑轮22和收卷传送辊23，在出炉传送辊21和预处理传送辊5之间，同时将进行热浸镀之前的备用基础薄带4和完成热浸镀之后的复合镀层钢带张紧，形成沿着竖直方向拉直的同一条连续钢带，完成热处理的高硅硅钢薄带27通过出炉传送辊21的牵引，从热处理炉20中输出，绕过收卷导向滑轮22，继续由收卷传送辊23向高硅钢收卷卷筒的卡口内输送，进行收卷，并最终获得高硅钢薄带卷24。在本实施例中，采用备用基础薄带4快速通过一定温度的熔融纯硅溶液或者高硅铁-硅溶液，借助溶液的粘性以及以高纯非氧化气体作为喷吹气体的气刀工艺，使基础薄带基体25热镀上一层均匀的热浸高硅镀层26，然后经过热处理将热浸高硅镀层26和基础薄带基体25进行均匀化热处理，最终获得约含硅得到要求的高硅硅钢薄带27。利用本实施例硅钢带连续制备装置可以进行大规模连续操作，能制备出宽幅、长尺寸的高硅硅钢带，并大大降低生产成本。

在本实施例中，参见图1，热浸镀硅法的方法，利用本实施例硅钢带连续制备装置的制备硅含量为6.5wt%的近终型高性能高硅硅钢薄带的过程：

a.备用基础薄带4的预处理：直接采用未施加绝缘层的厚度为0.3mm的含硅2.9wt%的低硅钢带为原始坯料，采用盐酸酸洗后用酒精与丙酮除脂后真空烘干，得到备用基础薄带4；

b.高硅熔液的制备：将高纯硅锭或者含硅量为7-99wt%铁硅合金熔化，得到过热的储备高硅熔体10，并作为热浸镀液14；

c.高硅复合镀层钢带坯料的制备：将50kg的65wt%Si高硅铁-硅合金锭加入到储备熔池装置中，熔融形成储备高硅熔体10，并使储备高硅熔体10维持温度在1380±20℃的过热状态，采用液压千斤顶7使过热的储备高硅熔体10通过传液导管15注入热浸镀池槽13中作为热浸镀液14使用，打开预热炉6，将备用基础薄带4进行预热处理，使其温度控制在600～800℃，同时开启电磁感应密封阀12，通过传送装置使经过预热处理的的备用基础薄带4经过浸镀池槽13内的热浸镀液14进行传输，传输速度控制为10m/min，使备用基础薄带4快速通过热浸镀液14，在高硅熔液的粘性和表面张力作用下，且在备用基础薄带4表面的快速合金化反应条件下，使通过热浸镀液14的基础薄带基体25上粘附上一层含硅约65wt%的热浸高硅镀层26，为了控制基础薄带基体25上热浸高硅镀层26镀层厚度和均匀性，在高硅复合镀层钢带出热浸镀液14端上方施加一个以纯度为99.999%且预热温度为约60℃的高纯氩气作为喷吹气体介质的气刀工艺，使气刀对热浸高硅镀层26表面进行喷吹，气刀与基础薄带基体25面距离为20mm，压缩氩气为0.05Mpa，即可获得表面质量好镀层厚度比较均匀的10m的含硅量为65wt%的热浸高硅镀层26，对热浸高硅镀层26进行喷吹减厚修饰，采用气刀工艺能有效控制热浸高硅镀层26厚度和表面质量，从而制备得到含硅量为6.5wt%的高硅复合镀层钢带坯料；

d.均匀化扩散处理：将含硅量为6.5wt%的高硅复合镀层钢带坯料传输到热处理炉20中，经干燥烘干后，然后向热处理炉20中通入氩气-氢气保护气体，形成非氧化的保护气氛，使高硅复合镀层钢带坯料在热处理炉20的炉膛中进行连续热处理扩散处理，热处理温度控制在1250℃，热处理时间为5小时，连续制备硅元素分布均匀且硅含量为6.5wt%的高硅硅钢薄带27，这一成分达到了高性能高硅钢薄带的成分目标，实现硅含量为6.5wt%的取向硅钢薄带或无取向硅钢薄带的制备。本实施例热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法采用电磁封堵技术，将备用基础薄带4自下往上快速通过含高硅的硅熔体或者硅铁合金熔体浸镀熔池，并在出浸镀池上端施加气刀装置，就能使基础薄带基体25上覆盖上一层均匀厚度的热浸高硅镀层26，硅铁合金熔池的过热度也可以是热浸高硅镀层26与基础薄带基体25表面部分合金化，消除界面，可以制备出热浸高硅镀层26含10～100wt％Si的复合硅钢薄带，再经过进一步热处理即可得到硅均匀分布的高磁性能的6.5wt%Si高硅硅钢薄带27，本实施例热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法能制备4.0-7.0wt%Si的高硅硅钢薄带27，尤其是制备6.5wt%Si的高硅硅钢薄带27，整个制备过程不存在压力加工或塑性变形过程，可以从根本上避免任何由于Fe-6.5wt％Si的低塑性而导致的加工困难，对硅钢薄带基体结构影响较小，具有操作简单、可连续制备、能耗低、污染小、能进行大规模生产等优点，具有非常大的应用前景。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，将预热炉6、储备熔池装置和热浸镀装置置于保温的密闭室中，通过余热回收装置将从预热炉6、储备熔池装置和热浸镀装置收集的热能向扩散热处理装置传输，作为热处理炉20的炉膛内的均匀温度场的辅助热源。本实施例利用热浸镀过程的余热作为对高硅复合镀层钢带坯料的热处理的辅助热源，实现余热回收利用，节约能量。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法及硅钢带连续制备装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：选用含硅量为0.1-4wt%的低硅钢薄带或纯铁薄带作为备用基础薄带，采用纯硅或者含硅量为7-99wt%的硅铁合金熔体制备热浸镀液，将热浸镀液倒入热浸镀池中，控制传输备用基础薄带并使其通过热浸镀池的热浸镀液，使通过热浸镀池的备用基础薄带表面覆盖上一层含硅量为10-100%的热浸高硅镀层，然后通过对热浸高硅镀层的厚度和表面平整度进行修饰控制，得到含硅量符合要求的高硅复合镀层钢带坯料，然后在800～1350℃条件下，在非氧化气氛保护环境下对高硅复合镀层钢带坯料进行均匀化扩散热处理，连续制备硅元素分布均匀且含硅量为4-7wt%的高硅硅钢薄带。

2.根据权利要求1所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.备用基础薄带的预处理：直接采用未施加绝缘层的含硅量为0.1-4wt%的低硅钢带或者纯铁薄带为原始坯料，采用盐酸酸洗后用酒精与丙酮除脂后真空烘干，得到备用基础薄带；

b.高硅熔液的制备：将高纯硅锭或者含硅量为7-99wt%铁硅合金熔化，得到过热的热浸镀液；

c.高硅复合镀层钢带坯料的制备：将在所述步骤a中制备的备用基础薄带进行预热处理，使其温度控制在600～800℃，将在所述步骤b中制备的过热的热浸镀液倾倒入热浸镀池，通过传送装置使经过预热处理的的备用基础薄带经过热浸镀池进行传输，在高硅熔液的粘性作用下，且在备用基础薄带表面的快速合金化反应条件下，使通过热浸镀池的备用基础薄带上粘附上一层热浸高硅镀层，再采用气刀工艺对热浸高硅镀层进行喷吹减厚修饰，从而制备得到含硅量为4-7wt%的高硅复合镀层钢带坯料；

d.均匀化扩散处理：将在所述步骤c中制备的高硅复合镀层钢带坯料传输到热处理炉中，在非氧化气氛保护环境下行连续扩散热处理，热处理温度控制在800～1350℃，热处理时间为1～20小时，连续制备硅元素分布均匀且硅含量为4-7wt%的高硅硅钢薄带。

3.根据权利要求2所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤c中，制备得到含硅量均匀且含硅量为6.5wt%的高硅复合镀层钢带坯料；从而在所述步骤d中，最终制备硅含量为6.5wt%的高硅硅钢薄带。

4.根据权利要求2或3所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤c中，采用竖直提拉方式使高硅复合镀层钢带坯料从热浸镀池中被竖直拉出。

5.根据权利要求2或3所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤c中，通过调节备用基础薄带的传输速度和控制气刀工艺对热浸高硅镀层的喷吹减厚量的联控联调，来控制热浸高硅镀层的厚度和高硅复合镀层钢带坯料的含硅量。

6.根据权利要求2或3所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤c中，气刀工艺喷吹的气体采用氩气或为氦气或为其它与硅、铁无反应的非氧化性气体；在所述步骤d中，热处理炉中的非氧化气氛保护环境由惰性气体、还原气体或惰性气体与还原气体的混合气体提供，所述惰性气体至少为氩气、氮气或者其混合气体，所述还原气体为一氧化碳、氢气、氨气和甲烷中任意一种气体或任意几种的混合气体。

7.根据权利要求2或3所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤d中，利用在所述步骤c中的热浸镀过程的余热作为对高硅复合镀层钢带坯料的热处理的辅助热源。

8.根据权利要求2或3所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法，其特征在于：在所述步骤b中，制备的热浸镀液的过热度范围为1400±100℃；在所述步骤c中，传送装置传输备用基础薄带经过热浸镀池的走带的速度为0.1～100m/min，通过热浸镀生成的高硅镀层硅含量调节到10～100wt%范围内，并使热浸高硅镀层厚度为5～100μm。

9.一种利用根据权利要求1～3中任意一项所述的热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的方法的硅钢带连续制备装置，其特征在于，主要包括按照工艺先后次序设置的放卷引导装置、预热炉（6）、镀液连续供应装置、热浸镀装置、扩散热处理装置和收卷装置，具体为：

以低硅钢带或者纯铁薄带作为热浸镀硅法制备高硅硅钢薄带的备用基础薄带（4），并将连续的备用基础薄带（4）成卷在卷筒上形成备用基础薄带卷（1），所述放卷引导装置包括备用基础薄带卷（1）的放卷传送辊（2）、预处理导向滑轮（3）和预处理传送辊（5），备用基础薄带（4）通过所述放卷传送辊（2）开卷引出后，绕过所述预处理导向滑轮（3），继续由所述预处理传送辊（5）将备用基础薄带（4）向所述预热炉（6）内输送进行预热，备用基础薄带（4）在预热前经过清洗设备进行清洗，经过预热后的备用基础薄带（4）从所述预热炉（6）内导出后进入热浸镀池槽（13）进行热浸镀；

所述镀液连续供应装置由储备熔池装置和熔池倾倒装置构成，在储备熔池装置的上部设有加料盖（11），在储备熔池装置的出口连接传液导管（15），所述储备熔池装置本体内设有加热体（9），采用纯硅或者高硅浓度的硅铁合金在所述储备熔池装置内熔融形成储备高硅熔体（10），并使储备高硅熔体（10）维持过热状态，所述熔池倾倒装置由液压千斤顶（7）以及控制装置（8）构成，所述控制装置（8）控制所述液压千斤顶（7）调整所述储备熔池装置的倾倒角度，使过热的储备高硅熔体（10）通过所述传液导管（15）注入热浸镀池槽（13）中作为热浸镀液（14）使用；

所述热浸镀装置包括浸镀池槽（13）、电磁感应密封阀（12）和气刀装置，所述浸镀池槽（13）盛载热浸镀液（14），将所述热浸镀装置置于保护气体室（18）内，所述保护气体室（18）内的气氛为与硅、铁不反应的非氧化性气氛，所述电磁感应密封阀（12）设置于所述浸镀池槽（13）的底部入口处，经过所述预热炉（6）预热后的备用基础薄带（4）从所述电磁感应密封阀（12）中竖直通过后，从所述浸镀池槽（13）的底部竖直进入热浸镀液（14）中，从热浸镀液（14）表面上方竖直提拉出来的基础薄带基体（25）上粘附上一层热浸高硅镀层（26），形成复合镀层钢带，所述气刀装置设置于所述浸镀池槽（13）的上方，由对称设置的左气刀（16）和右气刀（17）组成，所述左气刀（16）和所述右气刀（17）分别设置于从热浸镀液（14）中竖直提拉出来的高硅复合镀层钢带的两侧，对热浸高硅镀层（26）进行喷吹减厚修整，从而制备得到含硅量符合要求的高硅复合镀层钢带坯料；

所述扩散热处理装置包括热处理炉（20）、加热器（19）和密封装置，所述加热器（19）向所述热处理炉（20）的炉膛内施加均匀温度场，所述密封装置设置于所述热处理炉（20）的炉膛两端口上，使所述热处理炉（20）的炉膛内维持非氧化气氛，经过气刀装置喷吹减厚修整的高硅复合镀层钢带坯料竖直穿过所述热处理炉（20）的密封装置，竖直进入所述热处理炉（20）的炉膛，使位于基础薄带基体（25）外部的热浸高硅镀层（26）中的硅元素向芯部的基础薄带基体（25）扩散，实现冶金结合，制备含硅量为4-7wt%的高硅硅钢薄带（27）；

所述收卷装置包括高硅硅钢薄带（27）的出炉传送辊（21）、收卷导向滑轮（22）和收卷传送辊（23），在所述出炉传送辊（21）和所述预处理传送辊（5）之间，同时将进行热浸镀之前的备用基础薄带（4）和完成热浸镀之后的复合镀层钢带张紧，形成沿着竖直方向拉直的同一条连续钢带，完成热处理的高硅硅钢薄带（27）通过所述出炉传送辊（21）的牵引，从所述热处理炉（20）中输出，绕过所述收卷导向滑轮（22），继续由收卷传送辊（23）向高硅钢收卷卷筒的卡口内输送，进行收卷，并最终获得高硅钢薄带卷（24）。

10.根据权利要求9所述的硅钢带连续制备装置，其特征在于：将所述预热炉（6）、所述储备熔池装置和所述热浸镀装置置于保温的密闭室中，通过余热回收装置将从所述预热炉（6）、所述储备熔池装置和所述热浸镀装置收集的热能向所述扩散热处理装置传输，作为所述热处理炉（20）的炉膛内的均匀温度场的辅助热源。