CN1528921A

CN1528921A - 一种高硅硅钢板材的热处理和多次冷轧加工方法

Info

Publication number: CN1528921A
Application number: CNA031254519A
Authority: CN
Inventors: 张联盟; 张涛; 沈强; 李然; 张东明; 员文杰; 王传彬
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-09-15

Abstract

本发明提供了一种利用两次不同温度范围内的热处理和多道冷轧调控的复合技术，控制带材轧压的延伸性能，制备高硅脆性硅钢板材的方法。其特征是先将粉末压延法制备得到的高硅含量硅钢薄板生坯在较低温度范围内进行一次烧结热处理，控制薄板中铁颗粒的硅含量，使板材保持可压延性能。在硅钢板材整体达到脆化前，进行多次轧压冷处理，从而可以控制板材的厚度，平整性和致密性。再通过此后高温范围内的二次烧结热处理，可获得组分均一的硅钢板材。最后，通过低压下率的板材应力调整和去应力退火处理，可以获得磁性能优异的高硅含量脆性硅钢板材。该方法突破了高硅硅钢板材无法通过轧压加工处理的局限，具有重大的工业应用价值。

Description

一种高硅硅钢板材的热处理和多次冷轧加工方法

技术领域

本发明涉及热处理工艺与多次冷轧加工的方法。

背景技术

高硅含量铁硅合金(尤其含硅量在6～7％)具有高透磁率、低磁致伸缩系数、高频下低铁心损失等出色的磁性能，从而可以广泛地应用于空调和冰箱的变流***、太阳能***、有轨电车能量***、反用换流器、XRD电源***、感应加热***、臭氧发生器、高速马达和发电机、汽车部件、直流电转换器等众多领域的铁磁转换元件上。由于其低铁芯损失的性能，从而使原有设备的超小型化成为可能。合金低磁致伸缩系数能够降低设备在使用过程中的噪音，所以高硅含量铁硅合金是一种有利于环保和节能的性能优异的软磁材料。

传统的硅钢板材的生产制造采用铁硅合金铸锭后轧制成带的方法。该方法包括熔制铁硅钢锭→开坯→热轧→退火→酸洗→冷扎→退火→涂附绝缘层等过程，工艺复杂，能量消耗大，材料损失率高。而且由于Fe-Si系合金中硅的含量超过4.5％之后，其加工性能恶化，无法进行压延生产。对于含硅量超过4.5％的硅钢板材的工业化生产，目前只能够采用日本NKK公司的CVD渗硅的方法。它是以含硅3％的硅钢薄板材为基底，利用CVD的方法通过SiCl₄在钢板表面沉积反应生成FeSi₃的沉积层，而后经过加热扩散得到整体高硅的硅钢板材。其主要反应为：。由于SiCl4对环境的污染很大，并且采用CVD工艺使材料的生产效率大大降低，加之工艺相对复杂，因此成本较高，难以大规模生产，产量无法达到市场实际需求。

粉末压延法是制备高硅含量硅钢板材最有发展潜力的方法。其制备技术中最关键的一步是粉末轧压成型体的热处理和轧压工艺。经过广泛的文献和专利查阅，尚未发现有利用此项发明中的制备技术来控制铁硅体系的轧制性能的相关报道。

发明内容

本发明是采用两次不同温度范围内的热处理工艺与多道冷轧调控的复合技术，控制带材轧压性能。

下面对本发明的工艺流程(参见图1)具体实现过程详述如下：

(1)将粉末压延法制备得到的高硅含量硅钢薄板生坯在较低温度范围内进行中间烧结，即一次烧结热处理。通过控制烧结温度，时间和气氛，使基体中保持有一定数量的含低硅的铁相组织，从而实现板材具有一定强度后，仍然保持可压延性能。

(2)在硅钢板材整体达到脆化前，对经过中间烧结的带材进行多次冷轧压处理。从而可以消除烧结体内部的空洞，提高整体的致密性。同时可以实现板材的厚度和平整性能的控制。

(3)在高温范围内进行二次烧结热处理，使铁硅元素扩散均匀，获得组分均一的硅钢板材。

(4)以0.5～5％的低压下率对板材表面进行应力调整，控制表面的平整度。

(5)在低温下进行去应力退火处理，获得磁性能优异的脆性硅钢板材。

由于在700℃以下，铁硅不发生明显的反应扩散现象，而当温度超过1200℃以后会到达铁硅的共晶温度。所以选择一次烧结热处理的温度为950℃～1050℃，烧结时间为3～5h。高温烧结热处理对烧结体的磁性能有非常好的贡献，二次烧结热处理的温度为1100℃～1300℃，烧结时间为3～10h。在750～800℃下进行最终的去应力退火，时间为0.5～1h。热处理过程中使用活性气氛H₂，或非活性气氛Ar，或H₂与Ar混合气氛作为气流氛围。

本发明提供了一种能够应用于工业化规模生产高硅含量硅钢板材的热处理工艺与多道冷轧调控的复合技术。该方法与已有硅钢板材的制备工艺相比较，克服了高硅硅钢板材无法通过轧压加工处理的局限，具有传统硅钢制备工艺所不具备的简单易操作等优异性能，具有重大的工业应用价值。

附图说明：

图1：高硅硅钢板材的热处理和轧压加工工艺流程图

图2：含硅为6.0％试样的致密度随工艺过程变化的图象

图3：热处理完成后含硅为6.0％试样的Fe、Si元素分布图

图4：6.5％硅钢片加工后的环状试样图

具体实施方案

下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方案。

实施例1：取含硅为6.0％铁硅压延粉末带材生坯，厚度为0.36mm，试样尺寸为150×40mm，放入通有流动Ar气氛的管式烧结炉中，进行一次烧结热处理，烧结温度为950℃，烧结时间为4h。得到的试样其晶粒内部平均含硅量接近3.0％，由于局部颗粒表面含硅量高，所以仍然保持较好的可轧压性能。

经过多次冷轧处理得到表面光洁，厚度为0.30mm，致密度接近7.4g/cm³的试样。

继续放入通有流动Ar气氛的管式烧结炉中，进行二次烧结热处理，烧结温度为1100℃，烧结时间为3h。得到的试样其内部平均含硅量接近6.0％。其表面元素分布如图2所示。

经过压下率为3％的精轧制，可以得到表面光洁，厚度均一的试样。最后在Ar气氛中，800℃下进行1h的去应力退火。得到的试样其饱和磁化强度为1.8T的高硅铁硅合金带材。

其整个工艺过程中致密度的变化曲线如图3所示。

实施例2：取含硅为6.5％铁硅压延粉末带材生坯，厚度为0.40mm，试样尺寸为200×60mm，放入通有流动Ar与H₂的混合气氛中进行一次烧结热处理，烧结温度为1000℃，烧结时间为3h。得到的试样其内部平均含硅量接近3.5％。

经过多次高压下率的冷轧处理得到厚度接近0.25mm，致密度很高的试样。

继续放入通有流动混合气氛的管式烧结炉中进行二次烧结热处理，烧结温度为1200℃，烧结时间为5h。得到的试样其内部平均含硅量接近6.3％。经过压下率为1％的精轧制，可以得到表面光洁，厚度均一的试样。最后在混合气氛中，750℃下进行40min的去应力退火。得到的试样具有很好的可加工性能，其加工成环的图像如图4所示。

实施例3：取含硅为7％铁硅压延粉末带材生坯，厚度为0.40mm，试样尺寸为200×40mm，放入通有流动H₂气氛中进行一次烧结热处理，烧结温度为1050℃，烧结时间为5h。得到的试样其内部平均含硅量接近4％。

经过多次高压下率的冷轧处理得到厚度接近0.3mm。

继续放入通有H₂气氛的管式烧结炉中进行二次烧结热处理，烧结温度为1300℃，烧结时间为10h。得到的试样其内部平均含硅量接近6.7％。经过压下率为0.5％的精轧制，可以得到表面光洁，厚度均一的试样。最后在混合气氛中，800℃下进行30min的去应力退火。可以制备得到最终的试样。

Claims

1、一种粉末压延法制备的高硅硅钢板材的热处理和多次冷轧加工方法，其特征是利用两次不同温度范围内的热处理工艺与多道冷轧调控的复合技术，控制带材轧压性能，制备得到高硅脆性硅钢板材，具体方法如下：先将高硅含量硅钢薄板生坯进行一次烧结热处理，通过控制烧结温度，时间和气氛，保持可压延性能，接着进行多次冷轧压处理，以消除烧结体内部的空洞，然后在高温范围内进行二次烧结热处理，获得组分均一的硅钢板材，最后通过0.5～5％的低压下率的板材应力调整和去应力退火处理，获得最终的脆性硅钢板材，其中：

(1)一次烧结热处理的温度范围为800℃～1000℃，烧结时间是3～5h；

(2)二次烧结热处理的温度范围在1100℃～1300℃，烧结时间为3～10h；

(3)去应力退火工艺的温度范围在750～800℃下，时间为0.5～1h；

(4)热处理过程中使用活性气氛H₂，或非活性气氛Ar，或H₂与Ar混合气氛作为气流氛围。