[发明专利]一种基于合金化的高硅钢薄带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高硅钢薄带技术领域，涉及一种基于合金化的高硅钢薄带及其制备方法。

技术背景

硅钢是一种特殊的铁硅合金，其含碳量很低(一般低于0.02wt%)，含硅量一般在0.2wt% ~6.5wt%之间，主要用以制造发电机、发动机、变压器以及其他电器仪表中的各种铁芯，是使用量最大的一种软磁合金材料，在软磁材料中占据非常重要的地位，是电力和电子信息工业发展的基础材料，低的铁损及强磁场下高的磁感强度是硅钢非常重要的性能指标。

高硅钢一般是指4.5~6.7wt%Si的铁硅合金，而通常所指的是6.5wt%Si 铁硅合金。硅钢的磁性能随着硅含量的增加渐趋优异，当硅的含量为6.5wt%时，其磁性能达到最佳值。经研究发现，6.5wt%Si铁硅合金的磁滞伸缩(λ_S)几乎为零，在使用过程中噪音大大降低；其磁晶各向异性系数K₁小，且电阻率高，所以铁损低，在使用过程中可降低能量损耗，尤其在高频领域具有明显的优势；其最大磁导率很大，可达到μ_m=3.8×10⁶，且矫顽力低，容易有效地被磁化和退磁，在变压器等器件中发挥巨大的作用。与普通硅钢片相比，高硅钢片的电阻率大，涡流损耗低，整体损耗低，表现出优良的磁性。应用于发电机、发动机、变压器以及其他电器仪表中，可有效提高效能，降低能耗及噪音，产生巨大的经济及社会效益。

但是，随着硅含量的增加，硅钢片的硬度和脆性也会增大，机械加工性能会变差，这给材料的进一步加工带来了诸多困难，以致无法用传统的轧制工艺进行高硅钢的生产制备。

目前，世界范围内6.5wt%Si高硅钢片的制造方法主要包括液体合金甩带法、喷射成型法、化学气相沉积法(CVD)、等离子体化学气相沉积法(PCVD)、粉末轧制法(DPR)和熔盐电沉积法等方法。这些方法普遍存在生产周期长、生产成本高、生产工艺复杂、薄带尺寸受到限制和所用原料对环境有污染等缺点，因此不利于工业化批量式生产。

《高硅钢薄板的冷轧制备方法》（CN 101049699 A）的专利技术和《一种冷轧高硅钢薄带的制造方法》（CN 102172824 A）的专利技术，分别公开了通过添加B元素和Mn、P元素，对高硅钢进行冷轧，可制备出高硅钢薄带。但该两份专利均未报道其所研究高硅钢软磁性能。

《一种取向高硅钢薄板的制备方法》（CN 102002567 A）的专利技术，公开了通过添加B、Mn元素，采用定向凝固技术制备铸坯，再通过热轧、温轧、冷轧制备得0.1~0.5mm的薄板。但是该专利未报道其软磁性能。此外，该专利采用定向凝固技术制备铸坯工艺，相对传统的轧制工艺较为复杂，不利于工业化生产。

《一种高硅钢薄带及其制造方法》（CN 101935800 A）的专利技术，公开了通过添加Al、Mn元素，利用同步等径双辊铸轧设备制成高硅钢铸带，再通过酸洗、温轧、退火制备出0.35~0.5mm薄板，所得薄板拥有良好的软磁性能。但是该专利中没有涉及Cu元素对高硅钢的影响。此外，该专利采用铸轧工艺进行制备，相对传统的轧制工艺较为复杂，不利于工业化生产。

《一种冷轧无取向高硅钢薄带的制造方法》（CN 102151695 A）的专利技术，公开了通过添加Mn、P、C、S元素，利用热轧、常化退火、冷轧的方式制备了高硅钢薄带，所得薄带具有良好的软磁性能。但是该专利中没有涉及Cu元素对高硅钢的影响，并且添加元素种类繁多，生产工艺较为复杂。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低、工艺简单和能利用现有设备的基于合金化的高硅钢薄带的制备方法，用该方法制备的基于合金化的高硅钢薄带的脆性改善明显、塑性提高显著，板形良好、磁性能优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述高硅钢薄带的硅含量为5.5~7.0wt%，铜含量为0.05~2.5wt%，其余为铁及不可避免的杂质。

基于合金化的高硅钢薄带的制备方法是：

(1)原料准备：按所述高硅钢薄带的化学组分，以工业纯铁、商业用硅和纯铜为原料配料；

(2)冶炼：采用中频真空感应炉熔炼原料，在1300℃~1650℃条件下浇铸成铸坯；

(3)锻造：将铸坯在750℃~1250℃条件下锻造成厚度为10~20mm的板坯；

(4)热轧：将板坯在700℃~1250℃条件下热轧成厚度为0.6~0.8mm的薄带；

(5)温轧：将薄带在150℃~750℃条件下温轧至0.2~0.3mm，即得基于合金化的高硅钢薄带。