CN113088795A - 一种电磁铁用硅钢材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电磁铁用硅钢材料，所述硅钢材料化学成分质量百分比为：硅4.7‑7％，碳0.01‑0.08％，磷0.01‑0.03％，锶0.01‑0.2％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素选自银、锡、锑或锰中的一种或者几种,加入量质量百分比为0‑1.0％。本发明制得硅钢材料具有较细的晶粒从而有利于提高硅元素的含量，最高可达到7wt％，保证了制得的硅钢材料具有高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又具有非常高的塑性。

Description

一种电磁铁用硅钢材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁铁技术领域，具体涉及一种电磁铁用硅钢材料及其制备方法。
背景技术
电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁(electromagnet)。通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。另外，为了使电磁铁断电立即消磁，往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
硅钢作为具有优秀磁学性能的材料，被越来越多的应用在相关领域之中，但是随着时代的进步，对硅钢材料的需求量越来越大，现在工业上使用的硅钢元件，要求材料具有高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又要求具有非常高的塑性，同时具有这些优秀性能的硅钢材料还没有被发现。现阶段研究一种高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又具有非常高的塑性的硅钢材料十分的重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电磁铁用硅钢材料及其制备方法，保证了制得的硅钢材料具有高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又具有非常高的塑性。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种电磁铁用硅钢材料，所述硅钢材料化学成分质量百分比为：硅4.7-7％，碳0.01-0.08％，磷0.01-0.03％，锶0.01-0.2％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素选自银、锡、锑或锰中的一种或者几种,加入量质量百分比为0-1.0％。
作为本发明的进一步改进，所述硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米。
本发明进一步保护一种上述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1200-1400℃，得到钢水，静置保温5-15分钟；
S3.继续升温至1280-1750℃，将经过200-300℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为从熔体的中上部以雨淋式方法溶解加入，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.将合金液浇注到亚快速水冷铜模中形成硅钢材料。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述添加元素金属还可以通过喂丝的方式加入到浇注熔体的浇道中或者结晶器中。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述添加元素金属还可以通过加入到浇包中，通过包内冲入法引入到熔体中。
作为本发明的进一步改进，步骤S5的具体步骤为：待合金液温度稳定至980-1020℃后，浇注到亚快速水冷铜模中形成铸锭。
作为本发明的进一步改进，步骤S5的具体步骤为：以水冷铜辊铸轧方式轧制成薄板材或者带材。
作为本发明的进一步改进，步骤S5的具体步骤为：浇入能够获得亚快速凝固速度的水冷结晶器中，制备成铸锭或者铸板坯材。
作为本发明的进一步改进，步骤S5的具体步骤为：浇入拉丝机中，向不锈钢盘元的线材表面添上拉丝粉进行拉丝，将拉细后的线材使用自动收线机收线，多次粗拉、精拉后达到设计要求的不锈钢丝丝径。
本发明具有如下有益效果：本发明采用亚快速的凝固速度，亚快速凝固具有高的凝固冷却速度，提高了过冷度，一方面能够促进核心的形成，另一方面同时也能够细化基体组织，凝固过程中，熔体中溶解态的锶元素能够抑制初生相和共晶相的生长，从而细化晶粒，制得硅钢材料具有较细的晶粒从而有利于提高硅元素的含量，最高可达到7wt％，保证了制得的硅钢材料具有高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又具有非常高的塑性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制得的镁合金的EBSD图；
图2为对比例2制得的镁合金的EBSD图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1200℃，得到钢水，静置保温5分钟；
S3.继续升温至1280℃，将经过200℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为从熔体的中上部以雨淋式方法溶解加入，静置保温5分钟，然后搅拌1分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.待合金液温度稳定至980℃后，浇注到亚快速水冷铜模中形成铸锭，成分含量为硅4.7％，碳0.01％，磷0.01％，锶0.01％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素为银,加入量质量百分比为0.1％，硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米，见附图1。
实施例2
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1400℃，得到钢水，静置保温15分钟；
S3.继续升温至1750℃，将经过300℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为从熔体的中上部以雨淋式方法溶解加入，静置保温10分钟，然后搅拌15分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.以水冷铜辊铸轧方式轧制成薄板材或者带材，成分含量为硅7％，碳0.08％，磷0.03％，锶0.2％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素为银、锰，银加入量质量百分比为0.1％，锰加入量质量百分比为0.2％，硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米，见附图2。
实施例3
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1250℃，得到钢水，静置保温7分钟；
S3.继续升温至1320℃，将经过220℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为通过喂丝的方式加入到浇注熔体的浇道中或者结晶器中，静置保温6分钟，然后搅拌2分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.浇入能够获得亚快速凝固速度的水冷结晶器中，制备成铸锭或者铸板坯材，成分含量为硅5％，碳0.02％，磷0.02％，锶0.015％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素为锰,加入量质量百分比为0.2％，硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米。
实施例4
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1350℃，得到钢水，静置保温12分钟；
S3.继续升温至1700℃，将经过280℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为通过加入到浇包中，通过包内冲入法引入到熔体中，静置保温8分钟，然后搅拌12分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.浇入拉丝机中，向不锈钢盘元的线材表面添上拉丝粉进行拉丝，将拉细后的线材使用自动收线机收线，多次粗拉、精拉后达到设计要求的不锈钢丝丝径，成分含量为硅6.5％，碳0.06％，磷0.02％，锶0.17％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素为锡和锰,锡加入量质量百分比为0.2％，锰加入量质量百分比为0.2％，硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米。
与现有技术相比，本发明采用亚快速的凝固速度，亚快速凝固具有高的凝固冷却速度，提高了过冷度，一方面能够促进核心的形成，另一方面同时也能够细化基体组织，凝固过程中，熔体中溶解态的锶元素能够抑制初生相和共晶相的生长，从而细化晶粒，制得硅钢材料具有较细的晶粒从而有利于提高硅元素的含量，最高可达到7wt％，保证了制得的硅钢材料具有高磁性、低磁致伸缩、高磁导率，同时又具有非常高的塑性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁铁用硅钢材料，其特征在于，所述硅钢材料化学成分质量百分比为：硅4.7-7％，碳0.01-0.08％，磷0.01-0.03％，锶0.01-0.2％，其余为Fe和添加元素，以及不可避免的杂质元素，所述添加元素选自银、锡、锑或锰中的一种或者几种,加入量质量百分比为0-1.0％。
2.根据权利要求1所述一种电磁铁用硅钢材料，其特征在于，所述硅钢材料的铸态组织晶粒尺寸为30-50微米。
3.一种如权利要求1所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1.备料：按照上述的硅钢材料成分含量进行备料，包括铁板、纯硅、不锈钢原料，以及添加元素所需的纯银、纯锡、纯锑或纯锰中的一种或几种；
S2.在感应电炉中，将铁板、不锈钢、纯硅原料混合冶炼，出钢温度控制为1200-1400℃，得到钢水，静置保温5-15分钟；
S3.继续升温至1280-1750℃，将经过200-300℃预热的添加元素金属加入熔体中，加入方式为从熔体的中上部以雨淋式方法溶解加入，静置保温5-10分钟，然后搅拌1-15分钟，使其成分均匀；
S4.吹氩气精炼，清渣处理，得到合金液；
S5.将合金液浇注到亚快速水冷铜模中形成硅钢材料。
4.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述添加元素金属还可以通过喂丝的方式加入到浇注熔体的浇道中或者结晶器中。
5.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述添加元素金属还可以通过加入到浇包中，通过包内冲入法引入到熔体中。
6.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：待合金液温度稳定至980-1020℃后，浇注到亚快速水冷铜模中形成铸锭。
7.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：以水冷铜辊铸轧方式轧制成薄板材或者带材。
8.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：浇入能够获得亚快速凝固速度的水冷结晶器中，制备成铸锭或者铸板坯材。
9.根据权利要求3所述一种电磁铁用硅钢材料的制备方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：浇入拉丝机中，向不锈钢盘元的线材表面添上拉丝粉进行拉丝，将拉细后的线材使用自动收线机收线，多次粗拉、精拉后达到设计要求的不锈钢丝丝径。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210709

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