一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法。其内容就是通过快速凝固方法制备高硅钢薄带，通过冷轧方法降低其厚度，并改善表面质量，提高其高频磁性能。快速凝固可以改善高硅钢的塑性，得到具有一定塑性的薄带，薄带可以卷绕成卷。之后进行冷轧，进一步降低高硅钢的有序度，改善其塑性，得到高硅钢薄带卷。快速凝固得到的薄带，晶粒尺寸明显减小，有序度明显降低，而显微硬度变化不大，这将有利于下一步的冷轧。冷轧过程中，控制轧制第一道次的压下量，使其塑性进一步改善，从而可以得到最薄为0.02mm厚度的薄带。因本方法制备高硅钢薄带生产效率高，产品质量好，可在工业上广泛实现，因而具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法 【技术领域】
[〇〇〇1] 本发明基于金属材料制备【技术领域】，涉及高硅钢的快速高效短流程制备方法。 技术背景
[0002] 高硅钢一般指含硅量超过3.5% (重量比，下同）的硅钢。与普通硅钢（含硅量 < 3. 5% )相比，高硅钢，特别是含硅6. 5%的高硅钢具有较高的电阻率和磁导率、较低的矫 顽力、接近于零的磁致伸缩系数等特点，因而具有较低的铁损和磁致伸缩，对降低能耗、减 小噪音具有重要意义。
[0003] 但正是由于硅含量的提高，高硅钢的室温塑性非常差，难以采用传统的热冷、冷轧 方法大规模生产该合金薄板。因此人们通过采用特殊的制备方法，避开其室温脆性来制备 该合金薄板，快速凝固方法就是其中的一种。其特点就是采用特殊的冷却介质，使其在液 态下快速凝固。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 中报道用快速凝固法 制备该合金薄带。即直接由液态合金单棍甩带，得到薄而窄的合金薄带。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 中报道利用 喷射成形方法制备合金板坯，而后采用热轧、冷轧的方法制备该合金薄板。喷射成形得到的 板材在热处理之后热轧、冷轧，可以得到0. 6mm厚的薄板。其中冷轧是在500°C下进行的， 并非严格的室温轧制。由于喷射成形产生的孔洞比较多，得到的该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 中手艮道利用水纺的方法制备 该合金细丝，可以制备得到直径在100微米以下，长度超过10米的高硅钢丝材。利用这种 方法只能制得丝状样品，不能得到板状样品。
[0004] 利用快速凝固方法制备的高硅钢薄带，结合后续冷轧的方法得到厚度可控的高硅 钢薄带是本专利的特点。快速凝固制备的薄带由于从无序相区快冷，最大程度抑制了高娃 钢有序相的生成和长大，薄带具有一定的弯折能力，可以进行缠绕。同时薄带还具有塑性加 工能力，可利用冷轧方法对薄带进行后续加工。后续加工不仅可以提高其表面质量，还可以 进一步减小厚度，进一步提1--频磁性能。随着电器应用频率的升1?，铁芯铁损严重。本发 明制备的高硅钢薄带适合在高频使用，特别是在10kHz以上的高频。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法。其内容就是 通过快速凝固方法制备高硅钢薄带，通过冷轧方法降低其厚度，并改善表面质量，提高其高 频磁性能。快速凝固可以改善高硅钢的塑性，得到具有一定塑性的薄带，薄带可以卷绕成 卷。之后进行冷轧，进一步降低高硅钢的有序度，改善其塑性，得到高硅钢薄带卷。快速凝 固得到的薄带，晶粒尺寸明显减小，有序度明显降低，而显微硬度变化不大，这将有利于下 一步的冷轧。冷轧过程中，控制轧制第一道次的压下量，使其塑性进一步改善，从而可以得 到最薄为0. 02mm厚度的薄带。
[0006] 具体的工艺流程为：
[0007] (1)原料准备：以工业纯铁（工业纯铁DT0,铁含量99.5% )、晶体硅（纯度为 99. 9% )为原料，按硅含量6. 5wt. %的比例进行配比。
[0008] (2)快速凝固甩带：对原料进行加热熔炼，在熔融液态下，利用甩带法将其快速凝 固，得到厚度在〇. 03-0. 06mm的高硅钢薄带。
[0009] (3)冷轧：将快速凝固得到的合金薄带进行冷轧，控制压下量，得到厚度在 0. 02-0. 05mm的薄板。本发明的冷轧第一道次压下量为15?25%，之后反复冷轧，直至厚 度达到 0. 02-0. 05mm。
[0010] ⑷最终热处理：将冷轧得到的薄带卷绕成卷，表面涂上绝缘层，在1100°C、2?5h 保温退火后炉冷，得到磁性能优异的高硅钢薄带。
[〇〇11] 本发明的优点在于：
[〇〇12] 将快速凝固甩带法与冷轧法相结合，突破了传统高硅钢难以冷轧的特点。通过快 速凝固方法得到晶粒尺寸细小，有序度较小的高硅钢薄带，提高了高硅钢的塑性，从而可以 成卷并进行冷加工。
[0013] 在薄带快速凝固的过程中，贴辊一侧的金属液受到冷却铜辊的激冷作用而快速凝 固为固态。凝固过程中由于体积变化，在贴辊一侧的薄带会形成微小的凹坑。在远离铜辊的 一侧，金属液的凝固较为自由，整体表面粗糙度大，影响后续缠绕的装配系数。而冷轧加工， 不仅可以提高薄带的表面质量，提高装配系数，并且由于厚度的降低，使其高频下铁损进一 步降低。
[0014] 冷轧时第一道次采用较大的压下量，阻止中间裂纹的产生。同时由于较大的变形 量，进一步降低有序合金的有序度，提高塑性，使后面的冷轧顺利进行。
[0015] 本发明利用快速凝固法，提高合金的变形能力，实现合金的冷轧变形。由于快速凝 固甩带法制备流程短，并且甩带高硅钢薄带具有一定的塑性，可以弯曲成卷，并且具有一定 的冷加工塑性变形能力，可以进一步冷轧，得到的薄带厚度可控，表面质量好。因其生产效 率高，产品质量好，可在工业上广泛实现，因而具有广阔的应用前景。 【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1高硅钢快速凝固冷轧制备薄带工艺路线
[0017] 图2高娃钢快速凝固冷乳制备薄带磁性能对比 【具体实施方式】
[0018] 对于硅含量6. 5wt. %的高硅钢，利用快速凝固冷轧制备薄带方法得到磁性能优异 的高娃钢薄带，薄带厚度0. 02-0. 05mm，具体实施方案如下：
[0019] 实施例1
[〇〇2〇] 通过快速凝固方法制备高硅钢薄带，利用冷轧方法进一步降低其厚度，并改善表 面质量，提高其高频磁性能。冷轧过程中，控制轧制第一道次的压下量，使其塑性进一步改 善，从而可以得到0.02mm厚度的薄带。其工艺路线如图1所示。
[0021] 具体的工艺流程为：
[0022] (1)原料准备：以工业纯铁（工业纯铁DT0,铁含量99.5% )、晶体硅（纯度为 99. 9% )为原料，按硅含量6. 5wt. %的比例进行配比。
[0023] (2)快速凝固甩带：对原料进行加热熔炼，在熔融液态下，利用甩带法将其快速凝 固，得到厚度在〇. 〇3mm的高硅钢薄带。
[0024] (3)冷轧：将快速凝固得到的合金薄带进行冷轧，控制压下量，第一道次压下量控 制在15%，之后每道次压下量10%，3道次后得到厚度为0. 02mm的薄带。
[0025] (4)最终热处理：将冷轧得到的薄带卷绕成卷，表面涂上绝缘层，在1100°C、2h保 温退火后炉冷，得到磁性能优异的高硅钢薄带，薄带磁性能：
【权利要求】
1. 一种短流程高效高硅钢薄带的冷轧制备方法，其特征在于通过快速凝固方法制备高 硅钢薄带，随后利用冷轧方法进一步降低其厚度，改善表面质量，提高高频磁性能；冷轧过 程中，控制轧制第一道次的压下量，使其塑性进一步改善，从而可以得到厚度可控的范围在 0. 02-0. 05mm厚度的薄带；具体的工艺流程为： (1) 原料准备：以工业纯铁、晶体硅为原料，按硅含量6. 5wt. %的比例进行配比；工业 纯铁：铁含量99. 5%，晶体硅纯度为99. 9% ; (2) 快速凝固甩带：对原料进行加热熔炼，在熔融液态下，利用甩带法将其快速凝固， 得到厚度在〇. 03-0. 06mm的高硅钢薄带； (3) 冷轧：将快速凝固得到的合金薄带进行冷轧，控制压下量，得到厚度在 0. 02-0. 05mm的薄板；本发明的冷轧第一道次压下量为15?25 %，之后反复冷轧，直至厚度 达到(λ 02-0. 05mm ; (4) 最终热处理：将冷轧得到的薄带卷绕成卷，表面涂上绝缘层，在1100°C、2?5h保 温退火后炉冷，得到磁性能优异的高硅钢薄带。
【文档编号】B22D11/06GK104046758SQ201410276483
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】梁永锋, 林均品, 叶丰, 王帅, 蒋一鸣, 张来启, 郝国建 申请人:北京科技大学