專利名稱：一種無取向高硅電工鋼薄帶及其制備方法
一種無取向高硅電工鋼薄帶及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)與材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種無取向高硅電工鋼薄帶及其制備方法。
背景技術(shù)：
高硅電工鋼片，特別是硅含量為6. 5wt%的硅鋼片，具有優(yōu)異的軟磁性能，比如中高頻鐵損低、磁致伸縮接近于零，磁導(dǎo)率高，矯頑力低，是制作低噪音、低鐵損變壓器和電抗器的理想鐵芯材料。但此材料韌性差，很難制備。到二十世紀(jì)七十年代末年為止，主要采用軋制法制備Fe-6. 5%Si合金，但由于冷軋脆性沒有根本解決而一直不能生產(chǎn)。
1978年，Tsuya和Arail采用快速凝固(RS)方法成功地制備出柔軟的Fe_6. 5%Si 合金薄帶，展示了 Fe-6. 5% Si合金韌化的可能性，同時也引發(fā)了對Fe_6. 5%Si合金研究的熱潮。川鋼公司與他們合作，試圖利用此技術(shù)建立更大的制造設(shè)備，向工業(yè)化生產(chǎn)方面過渡。不過，由于RS薄帶成品窄而薄，使用方面受到很大限制，這種方法至今尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
二十世紀(jì)八十年代末以來，通過采用軋制和化學(xué)氣相沉積(CVD)方法制造備出了 Fe-6.5%Si合金薄帶。1986-1987年日本鋼管公司(NKK)采用CVD法和軋制法制成 Fe-6. 5%Si合金薄帶，并于1993年實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。神戶制鋼公司通過熱軋、冷軋和退火工藝成功制備出了 Fe-(4. 0-5. 5)%Si合金薄帶。住友金屬公司用薄鑄坯經(jīng)熱軋、冷軋和二次再結(jié)晶退火研制成(110)
取向Fe-6. 5%Si合金薄帶。新日鐵公司也通過軋制后二次再結(jié)晶獲得了取向Fe-6. 5%Si合金薄帶。但是，上述方法制備工藝復(fù)雜、成材率低且環(huán)境污染嚴(yán)重。開發(fā)新技術(shù)以避開脆性區(qū)從而制備出Fe-6. 5%Si合金薄帶是解決此問題的最佳出路。發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出了高硅電工鋼中添加Cr元素以改善其塑性的新的合金化方法。在此基礎(chǔ)上，采用短流程薄帶近終成形的新技術(shù)制備了無取向高硅電工鋼薄帶， 實現(xiàn)了 Fe-(4. 5-6. 5)%Si鋼薄帶的短流程低成本生產(chǎn)的目標(biāo)。本發(fā)明的目的是提出一種具有優(yōu)異的軟磁性能，是中高頻、低鐵損、低噪音條件下的理想鐵芯材料的無取向高硅電工鋼薄帶及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種無取向高硅電工鋼薄帶的化學(xué)成分按重量百分比為Si4. 5 7. O %，Cr2. 0-5. 0%， A10. 06 L 0%, MnO. 3 O. 8%, N^O. 005%, S^O. 004%, P^O. 02%, 0^ 0. 003%, C彡O. 005%,余量為Fe,薄帶厚度O. 35mm-0. 5mm。
本發(fā)明一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法是(O冶煉采用真空冶煉爐對高硅鋼進(jìn)行冶煉，得到化學(xué)組分按重量百分比為 S1: 4. 5 7. O %, Cr 2. 0-5. 0%，Α1:0· 06 1. 0%，Μη: 0· 3 O. 8%, N ^ O. 005%，S 彡 O. 004%,P彡O. 02%, O彡O. 003%, C彡O. 005%，余量為Fe的液態(tài)高硅鋼；(2)鑄軋把上述的液態(tài)高硅鋼在1420°C 1460°C澆鑄到雙輥鑄軋設(shè)備中，鑄軋速度為10 m/min 35m/min,形成無取向高娃鋼鑄帶，出鑄棍后空冷至室溫；(3)熱軋，將上述高硅鋼鑄帶加熱至800°C 1100°C進(jìn)行熱軋，熱軋帶厚度為O.8-1. Omm(4)酸洗采用鹽酸對高硅鋼熱軋帶進(jìn)行酸洗，去除氧化鐵皮；(5)溫軋酸洗后的高硅鋼鑄帶在400°C 600°C進(jìn)行溫軋，各道次壓下量均為5% 30%，總變形量60%以上，溫軋后薄帶厚度O. 35mm-0. 5mm ；(6)退火溫軋后的高硅鋼在氫氣氣氛中退火，獲得高硅鋼退火薄帶，退火溫度 800O 1200O，退火 5min 15min。
所述步驟(4)酸洗，采用鹽酸濃度為5-15%，酸洗溫度50-80°C，酸洗時間8_15min。
這種組分的無取向高硅鋼，鑄帶成板形良好，厚度均勻，組織為均勻的柱狀晶粒， 有利織構(gòu)占有率高，加工性能良好。
本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明得到的聞娃電工鋼薄帶在添加Cr兀素后使聞娃鋼鑄帶加工性能明顯提聞；(2)本發(fā)明采用鑄軋結(jié)合溫軋工藝，有效的解決了高硅鋼加工性能差的特點；(3)根據(jù)高硅鋼的成分，調(diào)整澆鑄和鑄軋工藝，使高硅鋼鑄帶在整個厚度方向上呈現(xiàn)為粗大的柱狀晶組織，同時使得對產(chǎn)品磁性能有利的{100}織構(gòu)強度值高，具有此種組織特征和織構(gòu)分布狀態(tài)的高硅鋼鑄帶加工性能較好，且經(jīng)過軋制和退火后磁性能可得到明顯提聞;(4)本發(fā)明的無取向高硅鋼薄帶產(chǎn)品的鐵損值與現(xiàn)有高硅鋼產(chǎn)品的鐵損水平相當(dāng)，磁感應(yīng)強度則高于現(xiàn)有產(chǎn)品O. 03T以上。


圖1為本發(fā)明無取向高硅鋼鑄帶；圖2為本發(fā)明溫軋后無取向高硅鋼薄帶。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的解釋說明，本發(fā)明所用的采用的磁性能檢測設(shè)備為MATA磁性材料自動測試系統(tǒng)(MATS-2010M)。
實施例1一種無取向高硅電工鋼薄帶的化學(xué)成分按重量百分比為S1:4. 5%, Al :0. 6%, Mn :0. 3%， N:O. 0033%、S:O. 0038%、P:O. 0066%、Cr: 2. 1%、C:0. 004%, 0:0. 002%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，薄帶厚度O. 35mm。
上述成分的一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法按照如下步驟進(jìn)行(O冶煉采用真空冶煉爐冶煉得到化學(xué)成分按重量百分比為S1:4. 5%，Al:O. 6%， Mn:O. 3%, N:O. 0033%、S:O. 0038%、P:O. 0066%、Cr: 2. 1%、C:0. 004%, 0:0. 002%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)的液態(tài)高硅鋼；(2)鑄軋液態(tài)高硅鋼在1460°C澆鑄到雙輥鑄軋設(shè)備中，鑄軋速度為35m/min，形成無取向高硅鋼鑄帶，出鑄輥后空冷至室溫，鑄帶厚度1. 1mm；(3)熱軋，將上述高硅鋼鑄帶加熱至11(KTC進(jìn)行熱軋，熱軋3道次，熱軋帶厚度為 O. 8mm ；(4)酸洗采用濃度為5%的鹽酸對高硅鋼熱軋帶進(jìn)行酸洗，酸洗溫度50°C，酸洗時間 15min,去除氧化鐵皮；(5)溫軋酸洗后的高硅鋼鑄帶在550°C進(jìn)行溫軋，各道次壓下量均為10%，總變形量 80%以上，溫軋后薄帶厚度O. 35mm ；(6)退火溫軋后的高硅鋼在氫氣氣氛中退火，獲得高硅鋼退火薄帶，退火溫度800°C， 退火15min。
無取向高硅鋼鑄帶如圖1所示，鑄軋帶寬度110mm，厚度1. 1mm，長度25m，表面質(zhì)量良好，無裂紋和缺陷。
溫軋后無取向高娃鋼薄帶如圖2所示,成品帶寬度IIOmm,厚度O. 35mm,表面光潔無裂紋，表明了溫軋可改善6. 5%Si無取向硅鋼的塑性。
經(jīng)檢測，所得O. 35mm厚的高硅鋼薄帶在工作頻率為400Hz、磁極化強度為IT時，鐵損W1(l/4(l(l為15. 6W/kg,在800A/m的磁場條件下,磁感強度B8為1. 38T。
實施例2:一種無取向高硅電工鋼薄帶的化學(xué)成分按重量百分比為S1:6. 5%，Al: O. 2%，Mn:0.6%, N:O. 0033%、S:O. 0028%、P:O. 0067%、Cr: 3%、C: O. 006%, 0:0. 002%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)，薄帶厚度O. 35mm。
上述成分的一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法按照如下步驟進(jìn)行(O冶煉采用真空冶煉爐冶煉得到化學(xué)成分按重量百分比為S1:6. 5%， Al: O. 2%, Mn: O. 6%, N: O. 0033%、S: O. 0028%、P: O. 0067%、Cr: 3%、C: O. 006%, O: O. 002%,余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)的液態(tài)高硅鋼；(2)鑄軋液態(tài)高硅鋼在1440°C澆鑄到雙輥鑄軋設(shè)備中，鑄軋速度為30m/min，形成無取向高硅鋼鑄帶，出鑄輥后空冷至室溫，鑄帶厚度1.3mm;(3)熱軋，將上述高硅鋼鑄帶加熱至1000°C進(jìn)行熱軋，熱軋3道次，熱軋帶厚度為1.Omm ；(4)酸洗采用濃度為15%的鹽酸對高硅鋼熱軋帶進(jìn)行酸洗，酸洗溫度70°C，酸洗時間 15min,去除氧化鐵皮；(5)溫軋酸洗后的高硅鋼鑄帶在600°C進(jìn)行溫軋，各道次壓下量均為10%，總變形量 80%以上，溫軋后薄帶厚度O. 35mm ；(6)退火溫軋后的高硅鋼在氫氣氣氛中退火，獲得高硅鋼退火薄帶，退火溫度 1200 °C,退火 5min 15min。
經(jīng)檢測，所得O. 35mm厚的高硅鋼薄帶在工作頻率為400Hz、磁極化強度為IT時，鐵損Ww4tltl為14. 2 W/kg，在800A/m的磁場條件下，磁感強度B8為1. 36T。
實施例3 一種無取向高硅電工鋼薄帶的化學(xué)成分按重量百分比為S1:7. 0%, Cr :5. 0%, Al :0. 06%, Mn:O. 8%, N:O. 005%, S:0. 002%，P:O. 18%，O:O. 001，C:O. 005%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)， 薄帶厚度O. 35mm。
本發(fā)明一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法按照如下步驟進(jìn)行(O冶煉采用真空冶煉爐對高硅鋼進(jìn)行冶煉，得到化學(xué)組分按重量百分比為S1:7. O %，Cr:5. 0%, Al:O. 06%, Mn:O. 8%, N:O. 005%, S:0. 002%, P:O. 18%, 0:0. 001, C:0. 005%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)的液態(tài)高硅鋼；(2)鑄軋把上述的液態(tài)高硅鋼在1420°C澆鑄到雙輥鑄軋設(shè)備中，鑄軋速度為10m/ min，形成無取向高硅鋼鑄帶，出鑄輥后空冷至室溫；(3)熱軋，將上述高硅鋼鑄帶加熱至800°C進(jìn)行熱軋，熱軋帶厚度為O.8mm ；(4)酸洗采用鹽酸對高硅鋼熱軋帶進(jìn)行酸洗，鹽酸濃度為10%，酸液溫度80°C，酸洗時間15min去除氧化鐵皮；(5)溫軋酸洗后的高硅鋼鑄帶在400°C進(jìn)行溫軋，各道次壓下量均為5%，總變形量60% 以上，溫軋后薄帶厚度O. 35mm ；(6)退火溫軋后的高硅鋼在氫氣氣氛中退火，獲得高硅鋼退火薄帶，退火溫度900°C， 退火13min,得到無取向高娃鋼薄帶。
經(jīng)檢測，所得O. 35mm厚的高硅鋼薄帶在工作頻率為400Hz、磁極化強度為IT時，鐵損W1(l/4(l(l為13. 8 W/kg,在800A/m的磁場條件 下,磁感強度B8為1. 35T。
權(quán)利要求
1.一種無取向高硅電工鋼薄帶，其特征在于其化學(xué)組分按重量百分比為Si4.5 7.O %，Cr2. 0-5. 0%, A10. 06 1. 0%, MnO. 3 O. 8%, N 彡 O. 005%, S 彡 O. 004%, P 彡 O. 02%, O 彡 O. 003%, C 彡 O. 005%,余量為 Fe,薄帶厚度 O. 35mm-0. 5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行(O冶煉采用真空冶煉爐對高硅鋼進(jìn)行冶煉，得到化學(xué)組分按重量百分比為 S1: 4. 5 7. O %, Cr 2. 0-5. 0%，Α1:0· 06 1. 0%，Μη:0· 3 O. 8%，Ν 彡 O. 005%，S 彡 O. 004%, P彡O. 02%, O彡O. 003%, C彡O. 005%，余量為Fe的液態(tài)高硅鋼；(2)鑄軋把上述的液態(tài)高硅鋼在1420°C 1460°C澆鑄到雙輥鑄軋設(shè)備中，鑄軋速度為10 m/min 35m/min,形成無取向高娃鋼鑄帶，出鑄棍后空冷至室溫；(3)熱軋，將上述高硅鋼鑄帶加熱至800°C 1100°C進(jìn)行熱軋，熱軋帶厚度為 O. 8-1. Omm ;(4)酸洗采用鹽酸對高硅鋼熱軋帶進(jìn)行酸洗，去除氧化鐵皮；(5)溫軋酸洗后的高硅鋼鑄帶在400°C 600°C進(jìn)行溫軋，各道次壓下量均為5% 30%，總變形量60%以上，溫軋后薄帶厚度O. 35mm-0. 5mm ；(6)退火溫軋后的高硅鋼在氫氣氣氛中退火，獲得高硅鋼退火薄帶，退火溫度 800O 1200O，退火 5min 15min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無取向高硅電工鋼薄帶的制備方法，其特征在于所述步驟(4)酸洗，采用鹽酸濃度為5-15%，酸洗溫度50-80°C，酸洗時間8_15min。
全文摘要
一種無取向高硅電工鋼薄帶及其制備方法，屬于冶金技術(shù)與材料科學(xué)領(lǐng)域。其化學(xué)成分按重量百分比為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%，余量為Fe，薄帶厚度0.35mm-0.5mm。按以下步驟制備首先無取向高硅鋼在真空冶煉爐中進(jìn)行冶煉；然后進(jìn)行雙輥薄帶鑄軋；澆鑄溫度1420℃～1460℃，鑄帶厚度1.0～1.5mm；鑄帶在800℃～1100℃進(jìn)行熱軋，熱軋帶厚度為0.8-1.0mm；然后進(jìn)行酸洗，酸洗后薄帶預(yù)熱400℃～700℃進(jìn)行溫軋；最后進(jìn)行退火。本發(fā)明高硅電工鋼薄帶在添加Cr元素后使高硅鋼鑄帶加工性能明顯提高，其鐵損值與現(xiàn)有高硅鋼產(chǎn)品的鐵損水平相當(dāng)，磁感應(yīng)強度則高于現(xiàn)有產(chǎn)品0.03T以上。該制備方法工藝簡單，能耗低，成材率高，產(chǎn)品磁性能優(yōu)良。
文檔編號C21D8/12GK103060701SQ20131000669
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者劉振宇, 曹光明, 李成剛, 劉海濤, 李昊澤, 王國棟 申請人:東北大學(xué)