一种取向高硅钢薄带及其制备方法
阅读：1031发布：2020-05-17
专利汇可以提供一种取向高硅钢薄带及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种取向高 硅 钢 薄带及其制备方法。其技术方案是：取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为5.5~6.8wt%；Cu为0.3~0.6wt%；Al为0.1~0.3wt%；S为0.01~0.015wt%；N为0.005~0.01wt%；其余为Fe和不可避免的杂质。按取向高硅钢薄带的化学成分 冶炼 ，在1300~1650℃浇铸成 板坯 ，将板坯在1000~1200℃ 热轧 成厚度为0.8~1.5mm的热轧板。将热轧板常化处理，在150~450℃温轧至0.3~0.6mm，在室温条件下 冷轧 至0.1~0.3mm，在700~1200℃保温1~16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。所述常化处理的 温度 为900~1100℃，保温3~15min，冷却方式为 水 淬。本发明具有工艺简单和流程短的特点；所制备的取向高硅钢薄带 铁 损低、磁感高。，下面是一种取向高硅钢薄带及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种取向高硅钢薄带的制备方法，其特征在于所述取向高硅钢薄带的化学成分是：
Si为5.5～6.8wt％，Cu为0.3～0.6wt％，Al为0.1～0.3wt％，S为0.01～0.015wt％，N为
0.005～0.01wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1300～1650℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1000～1200℃条件下热轧成厚度为0.8～1.5mm的热轧板；将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在150～450℃条件下温轧至
0.3～0.6mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1～0.3mm，即得高硅钢薄带；将所述高硅钢薄带在700～1200℃条件下保温1～16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带；
所述常化处理的温度为900～1100℃，常化处理的保温时间为3～15min；常化处理的冷却方式为水淬。
2.一种取向高硅钢薄带，其特征在于所述取向高硅钢薄带是根据权利要求1所述的取向高硅钢薄带的制备方法所制备的取向高硅钢薄带。
一种取向高硅钢薄带及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于高硅钢薄带技术领域。具体涉及一种取向高硅钢薄带及其制备方法。技术背景
[0002] 高硅钢一般特指Si含量为6.5wt%的铁硅合金。高硅钢由于具有电阻率高、磁致伸缩系数低、高频下铁损低等优异的磁性能，特别适用于制作高速高频电机、变压器、电抗器和屏蔽部件等，有利于实现设备的小型化、高速化、低能耗和低噪音。但是，根据Fe-Si相图可知，当Si含量超过4.5wt%时，会出现B2和D03两种有序结构，使得合金的塑性急剧下降，难以轧制成形，使得高硅钢难以采用轧制法进行工业化生产。
[0003] 目前，国际上仅日本的JFE公司利用化学气相沉积法（CVD）工业化生产高硅钢，其高硅钢产品有梯度高硅钢（JNHF-Core）和全厚度高硅钢（JNEX-Core）两种，这两种高硅钢均为无取向。由于CVD方法工艺复杂、设备腐蚀和环境污染严重，而轧制法制备的薄板具有成分均匀和表面质量好等优点，具有很高的工业应用价值，故轧制法引起本了领域技术人员的关注。
[0004] 近年来，有关轧制法制备高硅钢主要为无取向高硅钢，但对取向高硅钢制备鲜有报道。这是因为取向硅钢制备工艺复杂，合金成分控制严格，抑制剂粒子的尺寸、分布、数量的准确控制，特别是织构控制达到了极致水平。而提高硅含量会延缓或阻碍二次再结晶的发展，初次晶粒长大需要更强的抑制剂来抑制，这无疑增加了取向高硅钢的制备难度，因此不能完全套用传统取向硅钢的生产工艺，需要在原工艺的基础上加以改进。
[0005] “一种轧制制备取向高硅钢板的方法”（CN104120233A），通过添加C元素，同时添加多种抑制剂元素，采用冶炼、热轧、常化处理、一次轧制、脱碳退火和中间退火，获得取向高硅钢板。该方法通过添加多种抑制剂制备处理取向高硅钢，但是由于所添加抑制剂种类繁多，其制备工艺较复杂。该方法由于添加的C含量较高，所以必须经过脱碳退火处理。业内均知，高硅钢中C含量过高极易偏聚形成Fe3C而对高硅钢塑性极其不利，同时，由于该方法的成分复杂，对冶炼等工艺要求都将极为苛刻，因此，使得原本脆性问题严重的高硅钢的制备更加困难。
[0006] “一种取向高硅钢的制备方法”（CN104372238A），通过薄带连铸、热轧、温轧、冷轧、再结晶退火和净化退火得到高磁感的取向高硅钢。该方法添加了Mn、Al、V、Nb、S、N等多种合金元素，并且C含量控制在0.001 0.003%。该方法C含量不高，因此省去了高温退火前的脱碳~流程，虽然简化了初次再结晶工艺难度，但C元素会在一定程度上恶化高硅钢的磁性能，尤其是恶化铁损。因此，获得的取向高硅钢的铁损值偏高，尤其是中高频铁损P1.0/400在6.75~
9.5W/kg。
9.5W/kg。
[0007] “一种利用轧制制备取向高硅钢薄板的方法”（CN104911322A），通过热轧、常化、温轧、冷轧、脱碳退火、渗氮处理、二次再结晶退火得到取向高硅钢薄板，该方法在热轧、常化、温轧过程均采取了油淬。该方法添加少量Mn、Al、N、S及C元素，成分相对较简单，但由于合金元素较少，抑制剂抑制能力不足，因此在脱碳退火结束后，必须经过渗氮处理才能得到取向高硅钢薄板。该方法虽成分较简单，但工艺相对较复杂，且其得到的取向高硅钢B8=1.55~1.61T，铁损则主要体现在低频段，而未给出高频段铁损值。而高硅钢与普通硅钢相比，其优势就在于低铁损，尤其是高频低铁损，因此未体现出高硅钢与普通硅钢的性能优势。
发明内容
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为5.5 6.8wt%；Cu为0.3 0.6wt%；Al为0.1 0.3wt%；S为0.01 0.015wt%；N为0.005~ ~ ~ ~ ~
0.01wt%；其余为Fe和不可避免的杂质。
0.01wt%；其余为Fe和不可避免的杂质。
[0010] 所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1300 1650℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1000 1200℃条件下热轧成厚度为0.8~ ~ ~
1.5mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在150 450℃条件下温~
轧至0.3 0.6mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在700 1200℃条件下保温1 16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
1.5mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在150 450℃条件下温~
轧至0.3 0.6mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在700 1200℃条件下保温1 16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
[0012] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
[0013] 本发明通过简单的冶炼、热轧、常化、温轧、冷轧、成品退火即可得到取向高硅钢薄带，工艺简单、流程短，突破了现有取向高硅钢制备流程复杂的特点。本发明的成分简单，冶炼过程易控制，并且由于成分的合理搭配，不需要添加C元素，因此省去脱碳退火工艺，大大简化了制备工艺。通过轧制法制备取向高硅钢薄带具有工艺简单、流程短、成本低的特点。
[0014] 本发明通过添加微量Cu和Al，不仅改善了高硅钢的塑性，同时Cu的单质析出，Cu与S组成的Cu2S、CuS析出，以及AlN析出将起到抑制剂的作用，从而促进了Goss织构的择优长大。常化过程不仅有利于抑制剂细小弥散析出，同时常化过程采用水淬，有利于降低高硅钢的长程有序度，从而有利于高硅钢温轧和冷轧过程的轧制。因此，考虑到高硅钢的脆性难题，本发明中添加合金元素和常化处理都不仅为了提高高硅钢的塑性，而且为了获得充足的抑制剂，促进Goss晶粒的异常长大。经成品退火后，即可得到铁损低和磁感高的取向高硅钢薄带，取向高硅钢薄带的磁性能：P1.0/1k=25~55W/kg，B8=1.45~1.67T。
[0015] 因此，本发明具有工艺简单和流程短的特点，所制备的取向高硅钢薄带铁损低和磁感高。
具体实施方式
[0016] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
[0017] 实施例1
[0018] 一种取向高硅钢薄带及其制备方法。所述取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为6.66.8wt%；Cu为0.5 0.6wt%；Al为0.1 0.2wt%；S为0.012 0.015wt%；N为0.005 0.007wt%；其~ ~ ~ ~ ~
余为Fe和不可避免的杂质。
余为Fe和不可避免的杂质。
[0019] 所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1550 1650℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1100 1200℃条件下热轧成厚度为1.3~ ~ ~
1.5mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在350 450℃条件下温~
轧至0.5 0.6mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.2 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在1100 1200℃条件下保温5 10h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
1.5mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在350 450℃条件下温~
轧至0.5 0.6mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.2 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在1100 1200℃条件下保温5 10h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
[0020] 所述常化处理的温度为1000 1100℃，常化处理的保温时间为3 5min；常化处理的~ ~冷却方式为水淬。
[0021] 本实施例制备的取向高硅钢薄带铁损低和磁感高，磁性能经检测：P1.0/1k=40 55W/~kg，B8=1.60 1.67T。
~
~
[0022] 实施例2
[0023] 一种取向高硅钢薄带及其制备方法。所述取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为6.36.6wt%；Cu为0.5 0.6wt%；Al为0.2 0.3wt%；S为0.012 0.015wt%；N为0.007 0.0099wt%；其~ ~ ~ ~ ~
余为Fe和不可避免的杂质。
余为Fe和不可避免的杂质。
[0024] 所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1500 1650℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1000 1100℃条件下热轧成厚度为1.2~ ~ ~
1.3mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在350 450℃条件下温~
轧至0.4 0.5mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.2 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在900 1100℃条件下保温12 16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
1.3mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在350 450℃条件下温~
轧至0.4 0.5mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.2 0.3mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在900 1100℃条件下保温12 16h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
[0025] 所述常化处理的温度为1000 1100℃，常化处理的保温时间为5 8min；常化处理的~ ~冷却方式为水淬。
[0026] 本实施例制备的取向高硅钢薄带铁损低和磁感高，磁性能经检测：P1.0/1k=35 40W/~kg，B8=1.55~1.60T。
[0027] 实施例3
[0028] 一种取向高硅钢薄带及其制备方法。所述取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为6.06.3wt%；Cu为0.4 0.5wt%；Al为0.1 0.2wt%；S为0.01 0.012wt%；N为0.007 0.009wt%；其余~ ~ ~ ~ ~
为Fe和不可避免的杂质。
为Fe和不可避免的杂质。
[0029] 所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1300 1400℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1000 1100℃条件下热轧成厚度为1.0~ ~ ~
1.1mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在250 350℃条件下温~
轧至0.3 0.4mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.2mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在900 1100℃条件下保温1 5h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
1.1mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在250 350℃条件下温~
轧至0.3 0.4mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.2mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在900 1100℃条件下保温1 5h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
[0030] 所述常化处理的温度为900 1000℃，常化处理的保温时间为8 12min；常化处理的~ ~冷却方式为水淬。
[0031] 本实施例制备的取向高硅钢薄带铁损低和磁感高，磁性能经检测：P1.0/1k=30 35W/~kg，B8=1.5~1.55T。
[0032] 实施例4
[0033] 一种取向高硅钢薄带及其制备方法。所述取向高硅钢薄带的化学成分是：Si为5.56.0wt%；Cu为0.3 0.4wt%；Al为0.2 0.3wt%；S为0.01 0.012wt%；N为0.008 0.01wt%；其余~ ~ ~ ~ ~
为Fe和不可避免的杂质。
为Fe和不可避免的杂质。
[0034] 所述取向高硅钢薄带的制备方法是：按所述取向高硅钢薄带的化学成分冶炼，在1400 1500℃条件下浇铸成板坯，将所述板坯在1100 1200℃条件下热轧成厚度为0.8~ ~ ~
1.0mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在150 250℃条件下温~
轧至0.3 0.4mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.2mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在700 900℃条件下保温8 12h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
1.0mm的热轧板。将所述热轧板进行常化处理，常化处理后的热轧板在150 250℃条件下温~
轧至0.3 0.4mm，即得温轧板；将所述温轧板在室温条件下冷轧至0.1 0.2mm，即得高硅钢薄~ ~
带。将所述高硅钢薄带在700 900℃条件下保温8 12h，随炉冷却，即得取向高硅钢薄带。
~ ~
[0035] 所述常化处理的温度为900 1000℃，常化处理的保温时间为12 15min；常化处理~ ~的冷却方式为水淬。
[0036] 本实施例制备的取向高硅钢薄带铁损低和磁感高，磁性能经检测：P1.0/1k=25 30W/~kg，B8=1.45 1.507T。
~
~
[0037] 本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：
[0038] 本具体实施方式通过简单的冶炼、热轧、常化、温轧、冷轧、成品退火即可得到取向高硅钢薄带，工艺简单、流程短，突破了现有取向高硅钢制备流程复杂的特点。本具体实施方式的成分简单，冶炼过程易控制，并且由于成分的合理搭配，不需要添加C元素，因此省去脱碳退火工艺，大大简化了制备工艺。通过轧制法制备取向高硅钢薄带具有工艺简单、流程短、成本低的特点。
[0039] 本具体实施方式通过添加微量Cu和Al，不仅改善了高硅钢的塑性，同时Cu的单质析出，Cu与S组成的Cu2S、CuS析出，以及AlN析出将起到抑制剂的作用，从而促进了Goss织构的择优长大。常化过程不仅有利于抑制剂细小弥散析出，同时常化过程采用水淬，有利于降低高硅钢的长程有序度，从而有利于高硅钢温轧和冷轧过程的轧制。因此，考虑到高硅钢的脆性难题，本具体实施方式中添加合金元素和常化处理都不仅为了提高高硅钢的塑性，而且为了获得充足的抑制剂，促进Goss晶粒的异常长大。成品退火后，即可得到铁损低和磁感高的取向高硅钢薄带，取向高硅钢薄带的磁性能：P1.0/1k=25~55W/kg，B8=1.45~1.67T。
[0040] 因此，本具体实施方式具有工艺简单和流程短的特点；该方法制备的取向高硅钢薄带铁损低、磁感高。
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