一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法。其內(nèi)容就是通過快速凝固方法制備高硅鋼薄帶，通過冷軋方法降低其厚度，并改善表面質(zhì)量，提高其高頻磁性能。快速凝固可以改善高硅鋼的塑性，得到具有一定塑性的薄帶，薄帶可以卷繞成卷。之后進(jìn)行冷軋，進(jìn)一步降低高硅鋼的有序度，改善其塑性，得到高硅鋼薄帶卷?？焖倌痰玫降谋?，晶粒尺寸明顯減小，有序度明顯降低，而顯微硬度變化不大，這將有利于下一步的冷軋。冷軋過程中，控制軋制第一道次的壓下量，使其塑性進(jìn)一步改善，從而可以得到最薄為0.02mm厚度的薄帶。因本方法制備高硅鋼薄帶生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，可在工業(yè)上廣泛實現(xiàn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明基于金屬材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及高硅鋼的快速高效短流程制備方法。 技術(shù)背景
[0002] 高硅鋼一般指含硅量超過3.5% (重量比，下同）的硅鋼。與普通硅鋼（含硅量 < 3. 5% )相比，高硅鋼，特別是含硅6. 5%的高硅鋼具有較高的電阻率和磁導(dǎo)率、較低的矯 頑力、接近于零的磁致伸縮系數(shù)等特點，因而具有較低的鐵損和磁致伸縮，對降低能耗、減 小噪音具有重要意義。
[0003] 但正是由于硅含量的提高，高硅鋼的室溫塑性非常差，難以采用傳統(tǒng)的熱冷、冷軋 方法大規(guī)模生產(chǎn)該合金薄板。因此人們通過采用特殊的制備方法，避開其室溫脆性來制備 該合金薄板，快速凝固方法就是其中的一種。其特點就是采用特殊的冷卻介質(zhì)，使其在液 態(tài)下快速凝固。G. E. Fish 等在 Journal of Applied Physics, 64(10) :5370, 1988, Freque ncy dependence of core loss in rapidly quenched Fe_6. 5wt. % Si 中報道用快速凝固法 制備該合金薄帶。即直接由液態(tài)合金單棍甩帶，得到薄而窄的合金薄帶。A. H. Kasama等 在 Materials Science and Engineering A, 449-451:375-377, 2007,Magnetic properties evaluation of spray formed and rolled Fe_6. 5wt. % Si_l. Owt. % A1 alloy 中報道利用 噴射成形方法制備合金板坯，而后采用熱軋、冷軋的方法制備該合金薄板。噴射成形得到的 板材在熱處理之后熱軋、冷軋，可以得到0. 6mm厚的薄板。其中冷軋是在500°C下進(jìn)行的， 并非嚴(yán)格的室溫軋制。由于噴射成形產(chǎn)生的孔洞比較多，得到的該合金薄板磁性能不太理 想。另外 Υ· 〇no 等在 Journal of Alloys and Compounds, 289:277-284, 1999, Production process of grain orientation-controlled Fe-6. 5mass% Si alloy fiber using spinning in gas atmosphere followed by winding in rotating liquid 中手艮道利用水紡的方法制備 該合金細(xì)絲，可以制備得到直徑在100微米以下，長度超過10米的高硅鋼絲材。利用這種 方法只能制得絲狀樣品，不能得到板狀樣品。
[0004] 利用快速凝固方法制備的高硅鋼薄帶，結(jié)合后續(xù)冷軋的方法得到厚度可控的高硅 鋼薄帶是本專利的特點?？焖倌讨苽涞谋в捎趶臒o序相區(qū)快冷，最大程度抑制了高娃 鋼有序相的生成和長大，薄帶具有一定的彎折能力，可以進(jìn)行纏繞。同時薄帶還具有塑性加 工能力，可利用冷軋方法對薄帶進(jìn)行后續(xù)加工。后續(xù)加工不僅可以提高其表面質(zhì)量，還可以 進(jìn)一步減小厚度，進(jìn)一步提1--頻磁性能。隨著電器應(yīng)用頻率的升1?，鐵芯鐵損嚴(yán)重。本發(fā) 明制備的高硅鋼薄帶適合在高頻使用，特別是在10kHz以上的高頻。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法。其內(nèi)容就是 通過快速凝固方法制備高硅鋼薄帶，通過冷軋方法降低其厚度，并改善表面質(zhì)量，提高其高 頻磁性能?？焖倌炭梢愿纳聘吖桎摰乃苄?，得到具有一定塑性的薄帶，薄帶可以卷繞成 卷。之后進(jìn)行冷軋，進(jìn)一步降低高硅鋼的有序度，改善其塑性，得到高硅鋼薄帶卷?？焖倌?固得到的薄帶，晶粒尺寸明顯減小，有序度明顯降低，而顯微硬度變化不大，這將有利于下 一步的冷軋。冷軋過程中，控制軋制第一道次的壓下量，使其塑性進(jìn)一步改善，從而可以得 到最薄為0. 02mm厚度的薄帶。
[0006] 具體的工藝流程為：
[0007] (1)原料準(zhǔn)備：以工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵DT0,鐵含量99.5% )、晶體硅（純度為 99. 9% )為原料，按硅含量6. 5wt. %的比例進(jìn)行配比。
[0008] (2)快速凝固甩帶：對原料進(jìn)行加熱熔煉，在熔融液態(tài)下，利用甩帶法將其快速凝 固，得到厚度在〇. 03-0. 06mm的高硅鋼薄帶。
[0009] (3)冷軋：將快速凝固得到的合金薄帶進(jìn)行冷軋，控制壓下量，得到厚度在 0. 02-0. 05mm的薄板。本發(fā)明的冷軋第一道次壓下量為15?25%，之后反復(fù)冷軋，直至厚 度達(dá)到 0. 02-0. 05mm。
[0010] ⑷最終熱處理：將冷軋得到的薄帶卷繞成卷，表面涂上絕緣層，在1100°C、2?5h 保溫退火后爐冷，得到磁性能優(yōu)異的高硅鋼薄帶。
[〇〇11] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[〇〇12] 將快速凝固甩帶法與冷軋法相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)高硅鋼難以冷軋的特點。通過快 速凝固方法得到晶粒尺寸細(xì)小，有序度較小的高硅鋼薄帶，提高了高硅鋼的塑性，從而可以 成卷并進(jìn)行冷加工。
[0013] 在薄帶快速凝固的過程中，貼輥一側(cè)的金屬液受到冷卻銅輥的激冷作用而快速凝 固為固態(tài)。凝固過程中由于體積變化，在貼輥一側(cè)的薄帶會形成微小的凹坑。在遠(yuǎn)離銅輥的 一側(cè)，金屬液的凝固較為自由，整體表面粗糙度大，影響后續(xù)纏繞的裝配系數(shù)。而冷軋加工， 不僅可以提高薄帶的表面質(zhì)量，提高裝配系數(shù)，并且由于厚度的降低，使其高頻下鐵損進(jìn)一 步降低。
[0014] 冷軋時第一道次采用較大的壓下量，阻止中間裂紋的產(chǎn)生。同時由于較大的變形 量，進(jìn)一步降低有序合金的有序度，提高塑性，使后面的冷軋順利進(jìn)行。
[0015] 本發(fā)明利用快速凝固法，提高合金的變形能力，實現(xiàn)合金的冷軋變形。由于快速凝 固甩帶法制備流程短，并且甩帶高硅鋼薄帶具有一定的塑性，可以彎曲成卷，并且具有一定 的冷加工塑性變形能力，可以進(jìn)一步冷軋，得到的薄帶厚度可控，表面質(zhì)量好。因其生產(chǎn)效 率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，可在工業(yè)上廣泛實現(xiàn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1高硅鋼快速凝固冷軋制備薄帶工藝路線
[0017] 圖2高娃鋼快速凝固冷乳制備薄帶磁性能對比 【具體實施方式】
[0018] 對于硅含量6. 5wt. %的高硅鋼，利用快速凝固冷軋制備薄帶方法得到磁性能優(yōu)異 的高娃鋼薄帶，薄帶厚度0. 02-0. 05mm，具體實施方案如下：
[0019] 實施例1
[〇〇2〇] 通過快速凝固方法制備高硅鋼薄帶，利用冷軋方法進(jìn)一步降低其厚度，并改善表 面質(zhì)量，提高其高頻磁性能。冷軋過程中，控制軋制第一道次的壓下量，使其塑性進(jìn)一步改 善，從而可以得到0.02mm厚度的薄帶。其工藝路線如圖1所示。
[0021] 具體的工藝流程為：
[0022] (1)原料準(zhǔn)備：以工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵DT0,鐵含量99.5% )、晶體硅（純度為 99. 9% )為原料，按硅含量6. 5wt. %的比例進(jìn)行配比。
[0023] (2)快速凝固甩帶：對原料進(jìn)行加熱熔煉，在熔融液態(tài)下，利用甩帶法將其快速凝 固，得到厚度在〇. 〇3mm的高硅鋼薄帶。
[0024] (3)冷軋：將快速凝固得到的合金薄帶進(jìn)行冷軋，控制壓下量，第一道次壓下量控 制在15%，之后每道次壓下量10%，3道次后得到厚度為0. 02mm的薄帶。
[0025] (4)最終熱處理：將冷軋得到的薄帶卷繞成卷，表面涂上絕緣層，在1100°C、2h保 溫退火后爐冷，得到磁性能優(yōu)異的高硅鋼薄帶，薄帶磁性能：
【權(quán)利要求】
1. 一種短流程高效高硅鋼薄帶的冷軋制備方法，其特征在于通過快速凝固方法制備高 硅鋼薄帶，隨后利用冷軋方法進(jìn)一步降低其厚度，改善表面質(zhì)量，提高高頻磁性能；冷軋過 程中，控制軋制第一道次的壓下量，使其塑性進(jìn)一步改善，從而可以得到厚度可控的范圍在 0. 02-0. 05mm厚度的薄帶；具體的工藝流程為： (1) 原料準(zhǔn)備：以工業(yè)純鐵、晶體硅為原料，按硅含量6. 5wt. %的比例進(jìn)行配比；工業(yè) 純鐵：鐵含量99. 5%，晶體硅純度為99. 9% ; (2) 快速凝固甩帶：對原料進(jìn)行加熱熔煉，在熔融液態(tài)下，利用甩帶法將其快速凝固， 得到厚度在〇. 03-0. 06mm的高硅鋼薄帶； (3) 冷軋：將快速凝固得到的合金薄帶進(jìn)行冷軋，控制壓下量，得到厚度在 0. 02-0. 05mm的薄板；本發(fā)明的冷軋第一道次壓下量為15?25 %，之后反復(fù)冷軋，直至厚度 達(dá)到(λ 02-0. 05mm ; (4) 最終熱處理：將冷軋得到的薄帶卷繞成卷，表面涂上絕緣層，在1100°C、2?5h保 溫退火后爐冷，得到磁性能優(yōu)異的高硅鋼薄帶。
【文檔編號】B22D11/06GK104046758SQ201410276483
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】梁永鋒, 林均品, 葉豐, 王帥, 蔣一鳴, 張來啟, 郝國建 申請人:北京科技大學(xué)