CN110328235A - 一种在磁场下高硅钢冷轧的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，涉及冷轧板带轧制领域，包括以下步骤：(1)高硅钢原材料的制备：将纯铁和纯硅进行均匀混合，利用高真空高温进行高温熔炼得到高硅钢，打磨去除氧化皮得到初始坯料，形成轧制试样；(2)制备多个磁铁和用于安装磁铁的两个支架；(3)磁铁、支架和轧机之间的连接：将磁铁固定于支架上，之后将支架固定在轧机的机架上，且使得两个支架设置于轧机的轧辊辊缝两侧；(4)轧制试样的输送：利用不锈钢片将轧制试样推入轧机的辊缝中，进行轧制。本发明提供的在磁场下高硅钢冷轧的方法，操作简单，能够改善高硅钢的轧制性能，且不会对环境造成污染。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧板带轧制领域，特别是涉及一种在磁场下高硅钢冷轧的方法。
背景技术
硅钢又称电工钢，是一种含碳量很低(一般<0.02％)铁硅软磁合金，是电力与电讯行业用于制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器及其它电器仪表的重要原材料，也是使用量最大的一种软磁材料，约占磁性材料90％以上。硅钢按照用途可分为冷轧电机用无取向硅钢，冷轧变压器用取向硅钢等；按照硅含量不同，可分为：硅含量低于3.3wt％的普通硅钢；硅含量为4.5wt％-6.7wt％的高硅钢。
通用的高硅钢硅含量为6.5wt％，随着硅含量的提高，电阻率上升，涡流损耗下降。当硅含量达到6.5wt％时，软磁性能最佳，主要体现在高电阻率、高磁导率、低的磁晶各向异性和接近零的磁致伸缩系数(磁致伸缩是铁磁物质在磁化时发生伸长或缩减的现象，它是造成变压器噪音的主要原因)。由于硅含量的提高导致固溶强化效果明显。此外，由于B2(FeSi)和DO3(Fe3Si)等有序相的出现导致合金变得又硬又脆，而机械加工性能急剧恶化，所以很难采用普通硅钢的生产工芝制造高硅钢。
由于高硅钢低温塑性差，所以需要通过特殊方式来制备高硅钢薄带，如采用快淬法、化学气相沉积(CVD)、电子束物理气相沉积(EP-PVD)等方式制备。最初人们采用快淬技术制备高硅钢薄带，利用轧辊的快凝过程使晶粒细化，通过后续的退火消除应力，获得份额较高的(100)面织构及良好的磁性能。由于快凝工艺制备过程中，板型难以控制，板厚不均匀以及板宽难以达到使用条件，且对退火工艺的条件要求较高，由于成本原因未大规模生产。
此外，实验室利用化学气相沉积(CVD)，以3％左右的硅钢为原材料，在高温保护气氛下利用硅元素的扩散，制备出磁性能及加工性能优异的薄带。但是化学气相沉积法存在着环境污染、设备维修费高等缺点。与之类似，人们通过电子束物理气相沉积(EP-PVD)，即通过高速电子轰击靶材表面，使靶材蒸发并凝结在基板表面形成所需材料，可制备数十微米到数百微米的薄带，但同样存在设备昂贵，工艺复杂的缺点。
冷轧具有变形均匀、成品表面质量优良、生产节奏紧凑等优点，满足企业大规模生产的需要，是现在板材成型中主流的加工方法之一。磁场可以显著地提升材料中位错的可动性，使其在较小应力的作用下移动，提升材料的塑性变形能力，改善其加工性能。如何利用磁场改善高硅钢的加工性能也是目前实验室研究的热点之一。因此，针对通过施加磁场改善硅钢轧制成品的表面质量，设计了一种磁场下高硅钢冷轧的方法。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，操作简单，能够改善高硅钢的轧制性能，且不会对环境造成污染。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，包括以下步骤：
(1)高硅钢原材料的制备：将纯铁和纯硅进行均匀混合，利用高真空高温进行高温熔炼得到高硅钢，打磨去除氧化皮得到初始坯料，形成轧制试样；
(2)制备多个磁铁和用于安装所述磁铁的两个支架；
(3)所述磁铁、所述支架和所述轧机之间的连接：将所述磁铁固定于所述支架上，之后将所述支架固定在所述轧机的机架上，且使得两个所述支架设置于所述轧机的轧辊辊缝两侧；
(4)所述轧制试样的输送：利用不锈钢片将所述轧制试样推入所述轧机的辊缝中，进行轧制。
优选地，步骤(1)中，纯铁和纯硅的混合粉末中硅含量为6.8wt％-7.5wt％，熔炼的温度为1500℃-1650℃，所述轧制试样的宽度为0.01mm-50mm，所述轧制试样的厚度为1mm-200mm。
优选地，步骤(2)中，利用线切割制备四个所述磁铁，所述磁铁的一侧为内凹的弧面。
优选地，步骤(2)中，所述磁铁产生磁感应强度为0.01T-10T的均匀恒定的磁场。
优选地，步骤(2)中，所述支架采用抗磁性或弱磁性材料进行制备，所述支架包括底板，所述底板的左右两侧分别设置有一个第一侧板，所述底板的上下两侧分别设置有一个第二侧板，所述底板中部设置有一个条形孔，所述条形孔与所述第二侧板平行设置。
优选地，步骤(3)中，一个所述底板的上安装有两个所述磁铁，两个所述磁铁对称设置于所述条形孔的两侧，一个所述磁铁的内凹的弧面与一个所述轧辊相匹配并对应。
优选地，步骤(3)中，所述支架安装于所述轧机上时使得所述条形孔与所述轧机的辊缝位置相对应。
优选地，步骤(4)中，所述轧机的轧制速度为0.1m/s–2m/s。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的在磁场下高硅钢冷轧的方法，利用支架将磁铁固定在轧机轧辊两边，成功地实现了在磁场下的轧制过程，对高硅钢的轧制性能起到改善的作用，增大高硅钢的变形极限，减少轧制过程中产生的裂纹和内应力，得到质量较好的近终轧高硅钢薄带。在磁场下轧制时，由于磁各向异性和感生各向异性的作用，通过调节磁场强度可以控制组织取向，提高磁性能。该方法可以进行大规模连续轧制，有望生产出宽度大、长尺寸的高硅钢带，降低高硅钢的生产难度，且在生产过程中几乎不存在污染。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中带有磁铁的支架的安装主视图；
图2为本发明中带有磁铁的支架的安装左视图；
图3为本发明中磁铁的主视图；
图4为本发明中磁铁的俯视图；
图5为本发明中支架的主视图；
图6为本发明中支架的俯视图；
图7为本发明中支架的左视图。
附图标记说明：1、轧辊；2、磁铁；3、支架；31、底板；32、第一侧板；33、第二侧板；34、条形孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本发明的目的是提供一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，操作简单，能够实现改善高硅钢的轧制性能，且不会对环境造成污染。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-7所示，本实施例提供一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，包括以下步骤：
(1)高硅钢原材料的制备：将纯铁和纯硅进行均匀混合，利用高真空高温进行高温熔炼得到高硅钢，打磨去除氧化皮得到初始坯料，形成轧制试样；
(2)制备多个磁铁2和用于安装磁铁2的两个支架3；
(3)磁铁2、支架3和轧机之间的连接：将磁铁2固定于支架3上，之后将支架3固定在轧机的机架上，且使得两个支架3设置于轧机的轧辊1两侧；
(4)轧制试样的输送：利用不锈钢片将轧制试样推入轧机的辊缝中，进行轧制。
本实施例中利用支架3将磁铁2固定在轧机轧辊1两边，产生均衡稳定的磁场，成功地实现了在磁场下的轧制过程，可以有效地减少轧制过程中所需要地轧制力，提高材料的塑性变形能力，对高硅钢的轧制性能起到改善的作用，增大高硅钢的变形极限，减少轧制道次，减小变形抗力，进而获得较薄的高硅钢成品，减少轧制过程中产生的裂纹和内应力，得到质量较好的近终轧高硅钢薄带。在磁场下轧制时，由于磁各向异性和感生各向异性的作用，通过调节磁场强度可以控制组织取向，提高磁性能。该方法可以进行大规模连续轧制，有望生产出宽度大、长尺寸的高硅钢带，降低高硅钢的生产难度，且在生产过程中几乎不存在污染。
具体地，步骤(1)中，纯铁和纯硅的混合粉末中硅含量为6.8wt％-7.5wt％，熔炼的温度为1500℃-1650℃，轧制试样的宽度为0.01mm-50mm，轧制试样的厚度为1mm-200mm，轧制试样的长度不限。
具体地，步骤(2)中，利用线切割制备四个磁铁2，利用特斯拉线圈进行充磁，磁铁2的尺寸可根据轧制试样的宽度进行设计，使得轧制试样的宽度不超出磁场的边界。如图3-4所示，磁铁2的一侧为内凹的弧面，具体地，圆弧的半径根据轧辊1半径确定，r1为圆弧半径，r2为轧辊1半径，具体关系：r1＝r2+5mm。
于本具体实施例中，磁铁2的长度范围为20mm-200mm，宽度范围10mm-100mm，厚度范围为12mm-200mm。磁铁2产生磁感应强度为0.01T-10T的均匀恒定的磁场，具体地，磁铁2为永磁体、电磁体、Bitter磁体或混合磁体。
具体地，步骤(2)中，支架3采用抗磁性或弱磁性材料进行制备，具体地，支架3采用不锈钢、铜或铝等材料制成，使得支架3具有无磁性的特点，可以避免被磁铁2磁化进而影响磁场分布。如图5-7所示，支架3包括底板31，底板31的左右两侧分别设置有一个第一侧板32，底板31的上下两侧分别设置有一个第二侧板33，第一侧板32和第二侧板33位于底板31的同一侧，底板31中部设置有一个条形孔34，条形孔34与第二侧板33平行设置。具体地，利用电火花线切割将不锈钢加工成支架3。
具体地，步骤(3)中，一个底板31的上安装有两个磁铁2，两个磁铁2与第一侧板32和第二侧板33位于同一侧，两个磁铁2对称设置于条形孔34的两侧，具体地，通过螺丝将磁铁2固定于底板31上，一个磁铁2的内凹的弧面与一个轧辊1相匹配并对应。
具体地，步骤(3)中，支架3安装于轧机上时使得条形孔34与轧机的辊缝位置相对应，调节磁铁2和轧辊1之间的距离到合适位置，利用螺丝将支架3固定于轧机的机架上，使用时将轧制试样通过条形孔34伸至轧机的辊缝中。由于该支架3具有上下前后均可调节的特点，利用支架3可以调整磁铁2与轧辊1之间的距离，保证磁铁2不会吸附在轧辊1上，且该支架3直接连接在轧机上，所以具有安全的特点。
于本具体实施例中，步骤(4)中，轧机的轧制速度为0.1m/s–2m/s。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)高硅钢原材料的制备：将纯铁和纯硅进行均匀混合，利用高真空高温进行高温熔炼得到高硅钢，打磨去除氧化皮得到初始坯料，形成轧制试样；
(2)制备多个磁铁和用于安装所述磁铁的两个支架；
(3)所述磁铁、所述支架和所述轧机之间的连接：将所述磁铁固定于所述支架上，之后将所述支架固定在所述轧机的机架上，且使得两个所述支架设置于所述轧机的轧辊辊缝两侧；
(4)所述轧制试样的输送：利用不锈钢片将所述轧制试样推入所述轧机的辊缝中，进行轧制。
2.根据权利要求1所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(1)中，纯铁和纯硅的混合粉末中硅含量为6.8wt％-7.5wt％，熔炼的温度为1500℃-1650℃，所述轧制试样的宽度为0.01mm-50mm，所述轧制试样的厚度为1mm-200mm。
3.根据权利要求1所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(2)中，利用线切割制备四个所述磁铁，所述磁铁的一侧为内凹的弧面。
4.根据权利要求3所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述磁铁产生磁感应强度为0.01T-10T的均匀恒定的磁场。
5.根据权利要求3所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述支架采用抗磁性或弱磁性材料进行制备，所述支架包括底板，所述底板的左右两侧分别设置有一个第一侧板，所述底板的上下两侧分别设置有一个第二侧板，所述底板中部设置有一个条形孔，所述条形孔与所述第二侧板平行设置。
6.根据权利要求5所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(3)中，一个所述底板的上安装有两个所述磁铁，两个所述磁铁对称设置于所述条形孔的两侧，一个所述磁铁的内凹的弧面与一个所述轧辊相匹配并对应。
7.根据权利要求6所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述支架安装于所述轧机上时使得所述条形孔与所述轧机的辊缝位置相对应。
8.根据权利要求1所述的在磁场下高硅钢冷轧的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述轧机的轧制速度为0.1m/s–2m/s。
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- 2019-07-15 CN CN201910634297.XA patent/CN110328235A/zh active Pending
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