专利名称：一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法。
背景技术：
硅钢是一类非常重要的软磁材料，广泛用于电力、电子等领域，主要做各种电动机、发电机、变压器的铁芯。通过提高硅的含量，可以提高材料的软磁性能，比如提高磁导率、电阻率，降低磁致伸缩系数、矫顽力，降低高频铁损，同时还能降低磁晶各向异性，特别是硅含量达到6. 5%时，这些参数达到最优值。这对降低设备噪音、节约能源有着重要作用。但是当硅含量超过4%的时候，这种高硅电工钢中会形成有序结构，使材料室温脆性大幅提高，造成加工性能严重恶化，难于利用传统冷轧方法制备高硅电工钢冷轧板。近年来发展的工艺多是采用避开脆性加工区间，间接生产薄板，比如日本的新日铁 20 世纪 80 年代开发的 CVD 法[Takada Y, Abe M, Masuda S, Inagaki J. Commercial scale production of Fe-6. 5wt. %Si sheet and its magnetic properties. Journal of Applied Physics, 1988，64(10) : 5367-5369]，原理是将普通的低硅钢轧到一定厚度，然后在其表面进行渗硅处理，通过均勻化扩散热处理使整个薄板横截面硅含量达到6. 5 %， 但工艺流程复杂，同时渗硅用的原料SiCl4对环境有污染；另外还有快速凝固技术[Fish G Ε, Chang C F, Bye R. Frequency dependence of core loss in rapidly quenched Fe-6. 5wt. %Si. Journal of Applied Physics, 1988，64(10) : 5370-5372]、喷射成形技术[Machado R, Kasama A H, et al. Evolution of the texture of spray-formed Fe-6. 5wt. % Si-1. Owt. % Al alloy during warm-rolling. Materials Science and Engineering, 2007，；邪4_857]，这两种工艺原理都是通过快速冷却，直接成形，但尺寸有限，难以工业化大规模生产，另外几乎没有进一步加工的余地，无法很好地利用冷轧工艺进行成型加工和调控织构结构比例，使其使用受到很大的制约；在传统工艺的开发上， T. Ros-Yanez 等人在 Journal of Materials Processing Technology, 2003, 143-144 :916-921, "Production of high silicon steel for electrical application by thermomechanical processing”文章中报道了一种轧制工艺，包括热轧、温轧、冷轧，但冷轧之前，须调整轧制方向，沿热轧方向旋转90°，即沿热轧板的横向进行冷轧，因而这种工艺不适合大批量生产此合金；专利CN101049669A中报道通过传统热轧-冷轧工艺制备该合金薄带，通过逐步增塑法制备出的冷轧薄带，厚度达到0. 03^0. 05mm，具有良好的板形，表面具有金属光泽，但温轧板的厚度要达到0. 2^0. 3mm时才能进行冷轧。在最终制备出的高硅电工钢板材尺寸大小上，到目前为止，除了 CVD法生产的高硅电工钢板尺寸达到产品应用尺寸要求外，其他方法制备的钢板宽度以及厚度尺寸都比较有限，商业化应用很困难。利用传统轧制工艺，在解决有序相引入的室温脆性问题上有所突破，但是制备的冷轧板宽度也是比较狭窄。在高硅电工钢轧制工艺过程中，涉及很多热处理工艺，如退火、淬火等，如日本专利 JP63089622A、中国专利 CN101049669A、CN1M4681A、CN1560309A 等所描述的工艺。不同
的热处理工艺制度对材料性能影响很大，由于高硅钢的特殊结构，在高温热处理冷却过程中，会产生严重的热应力，甚至产生裂纹等缺陷，同时过高温度也可能使晶粒异常长大，加工性能急剧下降。如果降低热处理温度，使轧板组织仅发生细小再结晶，部分再结晶，或者不发生再结晶的回复处理，这可能解决热应力带来的缺陷问题，同时也能消除轧制过程中的应力集中、加工硬化，还能保留原有晶粒部分有利织构，特别是在冷轧之前阶段，这将会对提高电工钢性能有很大作用。
发明内容
本发明的目的是提高高硅电工钢板材轧制过程中的加工性能，降低能耗，实现宽度为5(Tl40mm、厚度为0. Γ . Omm冷轧高硅电工钢薄板的制备，且板材具有优异软磁性能。为达上述目的，本发明提供了一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其高硅电工钢的化学成分(wt%)为=Si: 4. 0 9· 5，B: 0 0· 2，Mn: 0. θΓθ. 15，S: 0. 0015 0· 010， P: 0. 0070 0. 020，C: 0. 002(Γ0. 015，Al: 0. 0040 0. 010，Ti :0. 0010 0. 050，其余为 Fe 及不可避免的夹杂物，技术主要包括对厚度为1. (Γ3. Omm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理，温轧，温轧板材热处理，最终冷轧得到高硅钢板材。根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，高硅电工钢热轧板退火温度在72(T105(TC，保温0. 5、小时，然后水冷或盐水冷或油冷。根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，温轧温度在80(T20(TC，最终获得的温轧板厚为0. 4(Tl. 30mm。根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，对温轧板材进行热处理，在20(T90(TC保温0. 5 30小时，然后水冷或盐水冷或油冷。根据本发明所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其中较好地是，冷轧第一道次压下量为1(Γ50%，最终得到高硅电工钢冷轧板厚度为0. l(Tl.0mm、宽度为 50 140mm。本发明的优点在于
(1)本发明提出的一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，采用的是传统轧制加工路线，克服了高硅电工钢室温脆性对轧制工艺的限制，更是避免了 CVD法生产过程中SiCl4 造成的环境污染，利于大批量生产操作，同时制备的冷轧板尺寸达到9(Tl40mm宽，可以一定程度满足发电机、电动机、高频变压器等设备的尺寸要求，应用前景巨大。(2)薄板冷轧开始厚度提高到0. 4(Tl. 30mm，增加了进一步加工余地，可以更大幅度的利用冷轧工艺进行成型和织构调控，且可以实现冷轧板材厚度规格多样化。(3)对冷轧之前高硅电工钢板的热处理，把热处理温度降到20(T900°C之间，首先避免了淬火时严重热应力造成的裂纹缺陷，同时也可以消除热轧过程带来的加工应力，减少点缺陷以及加工硬化，一定程度上增加了材料的韧性，利于后续冷轧工艺；其次热处理温度较低，发生再结晶程度低，甚至不发生再结晶行为，能够一定程度上保留之前轧制工艺过程中形成的有利织构；最后由于热处理温度要求低，大大降低了生产过程中能量损耗，提高了生产效率。
具体实施例方式实施例1
高硅电工钢板的化学成分(wt%)为:Si=4. 9，B=O. 008，Mn=O. 05，S=O. 0055，P=O. 010， C=O. 0065, Al=O. 0042, Ti=O. 0081，其余为!^e及不可避免的夹杂物。对厚3. Omm的高硅电工钢热轧板热处理，在850°C保温2小时，水冷；温轧，开轧温度为500°C，终轧温度为200°C， 轧后薄板厚度为1. 05mm ；对温轧板进行低温热处理，在保温1. 5小时，油冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为20%，最终轧至0. 75mm厚，冷轧板宽140mm。 实施例2
高硅电工钢板的化学成分(wt%)为:Si=6. 5，B=O. 065，Mn=O. 04，S=O. 0035，P=O. 008， C=O. 0035，Al=O. 0032，Ti=O. 015，其余为Fe及不可避免的夹杂物。对厚1. 5mm的高硅电工钢热轧板热处理，在780°C保温1小时，水冷；温轧，开轧温度为600°C，终轧温度为200°C， 轧后薄板厚度为0. 55mm ；对温轧板进行低温热处理，在350°C保温5小时，盐水冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为30%，最终轧至0. 28mm厚，冷轧板宽90mm。 实施例3
高硅电工钢板的化学成分(wt%)为:Si=7. 6，B=O. 035，Mn=O. 03，S=O. 0025，P=O. 009， C=O. 0032, Al=O. 0051, Ti=O. 025，其余为！^及不可避免的夹杂物。对厚2. 3mm的高硅电工钢热轧板热处理，在1050°C保温2. 5小时，水冷；温轧，开轧温度为790°C，终轧温度为300°C， 轧后薄板厚度为0. 80mm ；对温轧板进行低温热处理，在900°C保温15小时，油冷，表面经过处理后进行冷轧。冷轧第一道次压下量为20%，最终轧至0. 30mm厚，冷轧板宽70mm。
权利要求
1.一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，高硅电工钢板的化学成分(Wt%) 为Si: 4·0 9·5，Β: 0^0. 2, Mn: 0.01 0.15，S: 0. 0015 0. 010，P: 0. 0070 0· 020，C: 0. 0020 0· 015，Al 0. 0040 0· 010，Ti :0. 0010 0· 050，其余为Fe及不可避免的夹杂物，技术主要包括对厚度为1. (Γ3. Omm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理，温轧，温轧板材热处理，最终冷轧得到高硅电工钢板材，其特征在于高硅电工钢热轧板的退火热处理温度为 72(Tl050°C，保温0. 5、小时，然后水冷或盐水冷或油冷。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，温轧温度在80(T20(TC之间，最终获得的温轧板厚为0. 4(Tl. 30mm。
3.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，温轧板材热处理温度在20(T90(TC，保温0. 5^30小时，然后水冷或盐水冷或油冷。
4.根据权利要求1所述的大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，其特征在于，冷轧第一道次压下量为10 50%，最终得到高硅电工钢冷轧板厚度为0. l(Tl.0mm、宽度为 50 140mm。
全文摘要
本发明提供了一种大尺寸高硅电工钢冷轧板的制备方法，属于金属材料制备领域。该高硅电工钢的化学成分(wt%)为Si:4.0~9.5，B:0~0.2，Mn:0.01~0.15，S:0.0015~0.010，P:0.0070~0.020，C:0.0020~0.015，Al:0.0040~0.010，Ti0.0010~0.050，其余为Fe及不可避免的夹杂物，该技术主要包括对厚度为1.0~3.0mm的高硅电工钢热轧板进行退火热处理；然后温轧，得到0.4~1.3mm板材；对温轧板进行低温热处理；冷轧得到厚度为0.10~1.0mm、宽50~140mm的高硅电工钢冷轧板。本发明的优点在于降低了工艺过程中的能耗，保证了轧制过程中的有利织构组织，并最终利用冷轧法获得大尺寸合金板，所制备出来的冷轧板具有良好的板型。该工艺具有普遍适用性，成本低，成才率高，具有良好的应用前景。
文档编号C21D8/12GK102260776SQ201110196809
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者严李李, 任松波, 叶丰, 张来启, 房现石, 林均品, 梁永锋, 郝国建 申请人:北京科技大学