本发明涉及一种硅钢的制备方法，特别是涉及一种高硅钢的制备方法，应用于电工钢制造
技术领域：
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背景技术：
：电工钢在电力、电子和军事工业中占有非常重要地位，含碳量很低的硅铁软磁合金，加硅的目的是提高电工钢的电阻率，使铁损降低，减小磁晶各向异性。它主要用于制造各种电机和变压器的铁芯，在磁性材料中所占比例最大。在人类日常生活中扮演着磁能和电能相互转换的媒介角色。它是电力、电子、通讯、航空和军事工业用以节能的最重要的金属功能材料，起着电磁转换的介质作用。据统计，各国每年由于硅钢芯片发热造成的能量损失占电力总能量的2.5—6％。硅钢片在制造电机和变压器方面，按重量计算占软磁材料的90％～95％，是用量最大的软磁合金。因此在节约能源方面，研究和开发性能更加优良的硅钢代替普通硅钢具有重要的意义。当硅含量为6.5％时，与普通硅钢相比，磁性能更加优异，具体表现在磁滞伸缩系数接近零、铁损低、磁导率和电阻率高等方面；特别是在高频区域条件下，高硅钢在提高能量转换、减少噪音污染等方面具有显著优势。但随着硅含量升高，室温组织出现有序相，其硬度和脆性急剧升高，常规轧制方式难以加工，限制高硅钢广泛应用。我国目前使用的6.5wt％si高硅钢大部分依赖进口。因此，研究开发一种流程短、效率高的高硅钢制备加工方法，是扩大该合金应用的关键，以及如何提高高硅钢力学性能，成为亟待解决的技术问题。技术实现要素：为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，应用加入微合金元素cu和微量稀土元素，通过十辊热轧制取薄带，并结合独特的后续多阶段热处理工艺，制造出韧性和强度明显改善的高硅钢，此工艺整体相对简单稳定，成品板型整体良好，满足使用需求。为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6～7％，cu：0.5～1％，稀土元素镧(la)或铈(ce)：0.2～0.5％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1400～1600℃，其中精炼过程的时间至少30min，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为75～95％，得到厚度为0.2～0.5mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在900～950℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为10～15min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率不高于10℃/min，保温温度不低于850℃，保温时间为1～2h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至670～690℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为200～300℃，回火时间为0.5～1h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，进行真空冶炼工艺时，控制精炼时间为0.5～1h。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，进行真空冶炼工艺之前，要抽真空至不高于10-4pa保证无氧环境，且惰性保护气氛的纯度不低于99.999％。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，各种原料成分按重量配比为：si：6.4～6.6％，cu：0.5～0.9％，稀土元素：0.2～0.5％，其余为fe和不可避免的杂质。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，原料中的稀土元素采用镧(la)、铈(ce)，或者采用镧(la)和铈(ce)的混合稀土元素。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤b中，进行热轧加工时，控制总压下量为80～90％，制备热轧高硅钢板。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，进行常化热处理时，将热轧高硅钢板在900～940℃进行常化热处理。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤d中，进行高温热处理时，保温时间为1～1.8h。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤e中，进行水淬热处理时，将高硅钢板先进行随炉冷却至670～680℃，然后进行水淬处理。作为本发明优选的技术方案，在所述步骤f中，进行低温回火热处理时，控制回火温度为200～280℃。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本发明方法在原料中加入微量合金元素cu和稀土元素后使成分改进，采用十辊热轧制取薄带，并经过独特的后续热处理工艺，制造出韧性和强度明显改善的高硅钢；2.本发明方法工艺整体相对简单稳定，成品板型整体良好，满足使用需求，适合推广使用。具体实施方式以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：实施例一：在本实施例中，一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6.4％，cu：0.6％，稀土元素镧(la)：0.2％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1450℃，其中精炼过程的时间为0.6h，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为80％，得到厚度为0.5mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在900℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为10min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率为10℃/min，保温温度为850℃，保温时间为1h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至670℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为200℃，回火时间为0.5h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。将本实施例制备的无取向高硅钢薄板作为样品1，进行性能测试分析，测试结果见表1。实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：在本实施例中，一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6.5％，cu：0.7％，稀土元素镧(la)：0.3％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1480℃，其中精炼过程的时间为0.5h，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为85％，得到厚度为0.4mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在920℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为13min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率为10℃/min，保温温度为850℃，保温时间为1.2h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至680℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为250℃，回火时间为0.7h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。将本实施例制备的无取向高硅钢薄板作为样品2，进行性能测试分析，测试结果见表1。实施例三：本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：在本实施例中，一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6.6％，cu：0.8％，稀土元素铈(ce)：0.5％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1495℃，其中精炼过程的时间为0.8h，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为90％，得到厚度为0.3mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在930℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为12min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率为10℃/min，保温温度为850℃，保温时间为1.5h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至675℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为280℃，回火时间为0.8h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。将本实施例制备的无取向高硅钢薄板作为样品3，进行性能测试分析，测试结果见表1。实施例四：本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：在本实施例中，一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6.5％，cu：0.9％，稀土元素铈(ce)：0.4％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1510℃，其中精炼过程的时间为0.8h，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为90％，得到厚度为0.25mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在940℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为15min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率为10℃/min，保温温度为850℃，保温时间为1h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至680℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为200℃，回火时间为1h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。将本实施例制备的无取向高硅钢薄板作为样品4，进行性能测试分析，测试结果见表1。实施例五：本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：在本实施例中，一种高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法，包括以下步骤：a.真空冶炼工艺：采用纯度均为99.99％及以上的原料，各种原料成分按重量配比为：si：6.5％，cu：0.5％，稀土元素铈(ce)：0.3％，其余为fe和不可避免的杂质；以中频真空感应炉对混合原料进行冶炼，冶炼温度为1505℃，其中精炼过程的时间为0.8h，得到高硅钢钢水；b.十辊热轧加工：将在所述步骤a中冶炼得到的高硅钢进行浇铸，得到高硅钢；然后将高硅钢在950～1050℃进行多道次的热轧，控制总压下量为90％，得到厚度为0.2mm厚的热轧高硅钢板；c.常化热处理：将在所述步骤b中制备的热轧高硅钢板在920℃进行常化热处理，并控制常化热处理时间为14min；d.高温热处理：将所述步骤c常化处热理后的高硅钢板进行高温热处理，热处理的气氛为氢气，升温速率为10℃/min，保温温度为850℃，保温时间为1.8h；e.降温及水淬热处理：将在所述步骤d中保温完毕后的高硅钢板先进行随炉冷却至670℃，然后进行水淬处理，降至室温；f.低温回火热处理：将在所述步骤e中水淬热处理后的高硅钢板置于惰性气体保护下，进行回火热处理，控制回火温度为260℃，回火时间为0.8h，在回火热处理完毕后，继续在惰性气氛下随炉冷却至室温；g.酸洗处理及涂层制备：将在所述步骤d中完成低温回火热处理的高硅钢板酸洗去除表面氧化皮，并在高硅钢板表面涂覆mgo涂层，然后卷取，得到无取向高硅钢薄板卷产品。将本实施例制备的无取向高硅钢薄板作为样品5，进行性能测试分析，测试结果见表1。表1.本发明上述实施例制备的无取向高硅钢薄板样品性能测试结果表样品抗拉强度(mpa)延伸率(％)样品15620.52样品25530.48样品35700.54样品45730.55样品55640.52由表1可知，5个实例样品的室温抗拉强度均达到了550mpa以上，最高达到了573mpa，延伸率基本都在0.5％以上，而普通冶炼出来的铸态高硅钢非常脆，抗拉强度只有250mpa左右，延伸率在0.1％左右，国际上的成品高硅钢和其它研究者实验室内的高硅钢其室温抗拉强度在450～480mpa之间，延伸率在0.2％～0.4％之间，抗拉强度和延伸率代表了材料的强度和韧性，故本发明的制备方法能成功制备出高韧性高强度的高硅钢。本发明上述实施例方法工艺流程为：真空冶炼，十辊热轧，常化，高温热处理，降温及水淬，低温退火，酸洗及涂层。上述实施例方法在原料中加入微量合金元素cu和稀土元素后使成分改进，采用十辊热轧制取薄带，并经过独特的后续热处理工艺，制造出韧性和强度明显改善的高硅钢，此工艺整体相对简单稳定，成品板型整体良好，满足使用需求。上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明高韧性高强度无取向高硅钢的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。当前第1页12