一种粉末冶金Fe-6.5%Si高薄板的制备方法

申请号 CN202311610055.X 申请日 2023-11-29 公开(公告)号 CN117600468A 公开(公告)日 2024-02-27
申请人 中南大学; 发明人 梁霄鹏; 张梁杰; 陶慧; 李慧中;
摘要 本 发明 提供了一种粉末 冶金 Fe‑6.5%Si高 硅 钢 薄板的制备方法,属于 粉末冶金 和金属塑性加工领域。本发明以Fe‑6.5%Si预 合金 球形粉末为原材料,采用粉末包套热 等静压 法制备Fe‑6.5%Si高硅钢锭坯,依次经过 挤压 比为4~7的小 变形 量 热挤压 、 热轧 、温轧、 冷轧 ,制备出厚度为0.1~0.4mm的高硅钢薄板,本发明所提供的制备过程可在现有常规设备上完成,能够实现工业化生产。
权利要求

1.一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高薄板的制备方法,其特征在于:将Fe‑6.5%Si预合金粉末装入包套中,然后进行热等静压处理,获得锭坯,将锭坯热挤压获得板状坯料,然后将板状坯料依次经过热轧、温轧、退火冷轧即得。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述Fe‑6.5%Si预合金粉末的粒度为‑100目;
所述Fe‑6.5%Si预合金粉末采用旋转电极雾化法制得;
所述Fe‑6.5%Si预合金粉末的形状为球形;Si的质量百分比为6.4~6.6%,Fe的质量百分比≥93.4%,含量<800ppm。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:将Fe‑6.5%Si预合金粉末装入不锈钢包套中振实、抽真空后密封,然后进行热等静压处理;
所述热等静压处理的温度为1200~1250℃,热等静压处理的时间为3~4h,热等静压处理的压强为120~140MPa。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述热挤压的挤压比为4~7。
5.根据权利要求1‑4任意一项所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述热挤压时的锭坯温度为1050~1100℃,挤压筒温度为500~600℃,挤压速度为4~8m/min;热挤压后空冷。
6.根据权利要求1‑4任意一项所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述热轧的过程为,先将板状坯料于1050~1100℃预热1~2h,然后进行多道次热轧,控制每道次的终轧温度≥1000℃,道次压下率为5~10%,轧辊线速度为2~5m/min,终轧至坯料的厚度小于3mm。
7.根据权利要求6所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述热轧时,当坯料总变形量<20%时,控制轧辊线速度为2~3m/min,当坯料总变形量为20~65%时,控制轧辊线速度为3~4m/min,当坯料总变形量>65%时,控制轧辊线速度为
4~5m/min;当坯料总变形量<30%时,控制道次压下率为5~6%,当坯料总变形量为30~
60%时,控制道次压下率为6~8%,当坯料总变形量>60%时,控制道次压下率为8~10%。
8.根据权利要求1‑4任意一项所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述温轧的过程为,将热轧后所得坯料于550~600℃预热1~1.5h,然后进行多道次温轧,控制道次压下率为5~6%,轧辊线速度为5~10m/min,终轧至坯料的厚度小于1mm;
所述退火在真空条件下进行,退火的温度为750~800℃,退火的时间为3~5h;
所述冷轧时,控制每道次的压下率为5~10%,轧辊线速度为10~15m/min,经多道次冷轧获得厚度为0.1~0.4mm的薄板。
9.根据权利要求8所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:
所述温轧时,当温轧总变形量≤50%时,控制轧辊线速度为5~7m/min,当温轧总变形量>50%时,控制轧辊线速度为7~10m/min;
所述冷轧时,当冷轧总变形量≤40%时,控制道次压下率为8~10%,轧辊线速度为13~15m/min,当冷轧总变形量>40%时,控制道次压下率为5~8%,轧辊线速度为10~13m/min。
10.根据权利要求1‑4任意一项所述的一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,其特征在于:所述热轧时采用辊径大于200mm的两辊热轧机,温轧时采用辊径大于150mm的两辊热轧机,冷轧时采用直径小于100mm的四辊冷轧机。

说明书全文

一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高薄板的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,属于粉末冶金和金属塑性加工领域。

背景技术

[0002] 硅钢是电电子和电讯工业用于制造发电机电动机变压器、继电器、互感器以及其它电器仪表的重要磁性材料。研究显示,硅钢的磁性能与其Si含量呈正相关性,随着Si含量的增加,硅钢的电阻率显著提高、涡流损耗下降、相对磁导率提高。特别是当Si含量增加到6.5wt.%时,材料的交流损大幅度降低,磁致伸缩系数近乎为零,达到最佳的软磁性能。因此,高硅钢是制造铁芯和转子的理想磁性材料,在电力设备元件、电动汽车和高频领域具有重要的价值。
[0003] 6.5wt%Si硅钢虽然具有优异的磁学性能和广泛的应用前景,但其质地脆,加工性能差,难以用常规轧制方法制备薄板。世界范围内只有日本的一家公司能够实现6.5wt%Si硅钢的规模化生产,其生产方式为化学气相沉积法,但是这种高温渗硅处理工艺需采用剧毒SiCl4气体,并产生大量的FeCl2废气,对环境的污染极其严重。虽然人们对高硅钢的制备技术做了大量尝试,但除了化学气相沉积法以外,都无法实现规模化生产。
[0004] 例如日本钢管公司开发的包套轧制法,需要特殊的轧前处理,同时轧材质量较难控制,成本高,成材率低。俄罗斯学者提出的三轧法在获得6.5wt%高硅钢时,所实施的附加处理导致工艺过程极其复杂。快速凝固法存在薄带宽度和厚度有限,形状精度难以控制的问题。粉末轧制法具有低成本和近终成形的特点,可利用铁粉优良的塑性变形能力,加工过程中有效地避免6.5wt%Si硅钢的本征脆性。采用该方法制备薄板时,首先需要将脆性硅粉和延性铁粉制备成具有良好塑性的复合粉末,然后再将复合粉末进行轧制成形得到粉末带材,进而对其分段烧结,通过控制合金化程度来实现。但是,采用粉末轧制‑烧结工艺生产的高硅钢薄带,内部普遍存在因烧结收缩而形成的孔洞。
[0005] 粉末烧结‑轧制法理论上可以避免铸造‑轧制法存在的偏析和粗大晶粒导致的塑性不足问题,而且也可以避免粉末轧制‑烧结法存在的空洞。因此本发明旨在提供一种粉末烧结‑轧制的方法,以实现高硅钢薄板的制备。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足,本发明目的在于提供一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法。通过将粉末冶金和轧制成形的优势结合,实现高性能高硅钢薄板的制备。
[0007] 为达到以上目的,本发明的技术包括以下步骤:
[0008] 本发明一种粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板的制备方法,将Fe‑6.5%Si预合金粉末装入包套中,然后进行热等静压处理,获得锭坯,将锭坯热挤压获得板状坯料,然后将板状坯料依次经过热轧、温轧、退火冷轧即得。
[0009] 本发明的制备方法,先采用粉末包套热等静压法制备致密度大于90%的Fe‑6.5%Si高硅钢锭坯,然后通过热挤压进一步致密,并且获得适宜轧制的致密度大于95%板状坯料,进而将板状坯料依次进行热轧,温轧,退火,冷轧,即获得粉末冶金Fe‑6.5%Si高硅钢薄板,采用本发明的方法能够获得厚度低至0.1mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0010] 优选的方案,所述Fe‑6.5%Si预合金粉末的粒度为‑100目。
[0011] 优选的方案,所述Fe‑6.5%Si预合金粉末采用旋转电极雾化法制得。
[0012] 优选的方案,所述Fe‑6.5%Si预合金粉末的形状为球形;Si的质量百分比为6.4~6.6%,Fe的质量百分比≥93.4%,含量<800ppm。
[0013] 在本发明的优选方案中,Fe‑6.5%Si预合金粉末选用旋转电极雾化法制备的粉末,其氧含量低,球形度好,热等静压后坯料的致密度高,有利于后续塑性成形。
[0014] 优选的方案,将Fe‑6.5%Si预合金粉末装入不锈钢包套中振实、抽真空后密封,然后进行热等静压处理。
[0015] 在实际生产中,不锈钢包套优选圆柱形,直径为140~150mm,高度为220~320mm,‑4壁厚为2mm,抽气过程保证包套内的真空度达到1×10 以上,在此条件下,热等静压后的坯料直径为120~130mm,高度为200~300mm,该尺寸有利于下一步对挤压机的选择和对挤压比的控制。
[0016] 优选的方案,所述热等静压处理的温度为1200~1250℃,热等静压处理的时间为3~4h,热等静压处理的压强为120~140MPa。在本发明中,通过采用上述热等静压条件,可以获得致密度大于90%的锭坯。
[0017] 优选的方案,所述热挤压的挤压比为4~7。在本发明中,通过采用小变形量热挤压使坯料进一步致密,获得致密度≥95%的板状坯料。
[0018] 在工业生产中,热挤压优选在挤压筒内径为130mm的挤压机上进行,优选挤压模具的模孔尺寸为(20~25)mm×(100~110)mm,可得到厚度为20~25mm,宽度为100~110mm的挤压板坯。
[0019] 在本发明中通过热等静压可以获得致密度大于90%的锭坯,但该致密度的坯料如果直接进行轧制依然极易开裂,通过增加挤压工序,充分利用挤压变形提供的三向静应力,只需进行较小的变形,即可实现坯料致密化。另外,热等静压得到的圆柱形坯料不宜直接进行轧制,需要通过机加工方法制成矩形坯料才适于轧制,导致材料利用率降低。本发明通过设置挤压模具的尺寸,即可得到适宜轧制的坯料。可见本发明中挤压的目的是为了实现致密化和得到适合轧制的坯料形状,因此,无需满足常规挤压时挤压比大于9的要求,且本发明的材料本身塑性较差,挤压比较大时,不仅仅成本提高,挤压过程极易发生开裂。
[0020] 优选的方案,所述热挤压时的锭坯温度为1050~1100℃,挤压筒温度为500~600℃,挤压速度为4‑8m/min;热挤压后空冷。发明人发现,通过将热挤压时的锭坯温度控制在上述范围内,能够使锭坯具有较好的塑性,完成挤压致密化,而且又能够避免挤压过程中晶粒长大,以及因温度过高发生部分第二相过烧的问题。
[0021] 优选的方案,所述热轧的过程为,将板状坯料于1050~1100℃预热1~2h,进行多道次热轧,控制每道次的终轧温度≥1000℃,道次压下率为5~10%,轧辊线速度为2~5m/min,终轧至坯料厚度小于3mm。
[0022] 进一步的优选,所述热轧时,当坯料总变形量<20%时,控制轧辊线速度为2~3m/min,当坯料总变形量为20~65%时,控制轧辊线速度为3~4m/min,当坯料总变形量>65%时,控制轧辊线速度为4~5m/min;当坯料总变形量<30%时,控制道次压下率为5~6%,当坯料总变形量为30~60%时,控制道次压下率为6~8%,当坯料总变形量>60%时,控制道次压下率为8~10%。
[0023] 优选的方案,所述温轧的过程为,将热轧后所得坯料于550~600℃预热1~1.5h,然后进行多道次温轧,控制道次压下率为5~6%,轧辊线速度为5~10m/min,终轧至坯料厚度小于1mm。
[0024] 发明人发现,将温轧的温度控制在上述范围,既能够保证材料具有较好的塑性变形能力以完成温轧过程,又能避免晶粒长大,影响力学性能。若温度过低,则塑性变形能力差,可能发生开裂。
[0025] 进一步的优选,所述温轧时,当温轧总变形量≤50%时,控制轧辊线速度为5~7m/min,当温轧总变形量>50%时,控制轧辊线速度为7~10m/min。
[0026] 优选的方案,所述退火在真空条件下进行,退火的温度为750~800℃,退火的时间为3~5h。在实际操作过程中,退火完成后,随炉冷却。
[0027] 在本发明中,退火的目的是最大程度消除温轧带来的内应力,提高材料的塑性,以满足进一步冷轧需求。但是退火温度对于后续的冷轧有一定的影响,若温度过低,无法最大程度消除温轧带来的内应力,材料未充分软化,不利于后续冷轧;温度过高,会导致再结晶晶粒长大,塑性变差,也不利于后续冷轧。
[0028] 优选的方案,所述冷轧时,控制每道次的压下率为5~10%,轧辊线速度为10~15m/min,经多道次冷轧至厚度为0.1~0.4mm。
[0029] 进一步的优选,所述冷轧时,当冷轧总变形量≤40%时,控制道次压下率为8~10%,轧辊线速度为13~15m/min,当冷轧总变形量>40%时,控制道次压下率为5~8%,轧辊线速度为10~13m/min
[0030] 在本发明的整个轧制过程中,不同总变形量条件下,优选不同的道次压下率和轧辊线速度,是基于材料的塑性变形能力,温降大小,坯料的长度以及精度控制而设置,对于热轧和温轧而言,随着轧制的进行,合金的显微组织由等轴组织转变为变形组织,变形能力提高,适当提高道次变形量和轧制速度,仍能保证坯料的成形性良好;另外,随着变形的进行坯料长度增加,提高速度可防止因轧制时间延长导致的坯料温降过大,避免轧制温度低于设定温度范围;对于冷轧而言,总变形量小于40%时,由于前置工序为退火,坯料的塑性较好,因此可进行单道次大压下高速轧制;总变形量大于40%后,由于加工硬化的作用,材料塑性变差,需采用低速小变形量轧制,通过本发明整个轧制过程中工艺参数的控制,可低成本、高效率地获得厚度低至0.1mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0031] 优选的方案,所述热轧时采用辊径大于200mm的两辊热轧机,温轧时采用辊径大于150mm的两辊热轧机,冷轧时采用直径小于100mm的四辊冷轧机。
[0032] 在本发明中,通过采用上述的热轧机和冷轧机,协同本发明的坯料厚度和轧制过程中的轧辊速度以及道次变形量进行优选,使其能够保证整个轧制过程均处于低应变速率条件下变形,因此不会由于轧制速度的提高而导致开裂,同时还有效避免了因板材温降过大而无法满足稳定塑性变形所要求的温度范围(热轧和温轧分别规定的温度范围)。
[0033] 采用以上方法,可制得厚度为0.1~0.4mm,宽度为100~110mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0034] 此外,通过本发明冷轧最终所得的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板,显微组织为拉长的变形晶粒。根据使用条件对材料性能的要求,后续可进行相应的热处理,以获得不同的等轴晶组织,使薄板满足具体的应用要求。
[0035] 本发明的优点或有益效果:
[0036] (1)本发明采用偏析程度极低的预合金粉为原材料,避免了常规铸造工艺所得的锭坯中偏析严重的问题,坯料中极低的偏析程度,可显著提高材料的塑性变形能力。
[0037] (2)在热等静压处理后进行小变形量挤压,充分利用了挤压变形三向静水压应力的力学特点,使得热等静压获得的不致密坯料得到进一步致密化,从而保证了材料在轧制过程中不因孔洞的存在而开裂。
[0038] (3)热轧和温轧过程中根据总变形的大小,调整轧制速度和道次变形量,既可以保证轧制过程始终保持低应变速率变形,不因轧制速度的提高而导致开裂,同时还有效避免了因板材温降过大而无法满足稳定塑性变形所要求的温度范围。轧制过程虽然在不同类型的轧机上进行,但是均属于通用设备,具有对设备要求低的优点,可实现工业化生产。附图说明
[0039] 图1本发明实施例1制备的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板,从图中可以看到,该薄板平整无裂纹。
[0040] 图2本发明实施例1制备的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板金相显微组织,从图中可以看出合金薄板的厚度为0.4mm,晶粒呈拉长的变形组织。
[0041] 图3对比例1中的失败样品形貌。

具体实施方式

[0042] 以下为本发明的优选实施例,而不是全部的实施例。在不脱离本工艺创新原理的前提下,凡是利用本发明说明书内容所作的等效工艺变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均视为本发明的专利保护范围。
[0043] 实施例1
[0044] 选用旋转电极雾化法制得的粒度为‑100目的Fe‑6.5%Si球形预合金粉末为原料;首先将预合金粉装入直径为140mm,高度为220mm,壁厚为2mm不锈钢包套中振实、抽真空至1‑4
×10 以上后密封,将密封包套在温度为1200℃,压强为140MPa,时间为4小时条件下进行热等静压处理,随炉冷却后得到直径为120mm,高度为200mm锭坯。
[0045] 将热等静压坯料在挤压筒内径为130mm,挤压模孔尺寸为20mm×110mm的挤压机上挤压,控制锭坯温度为1050℃,挤压筒温度为500℃,挤压速度为5m/min;挤压后空冷,得到厚度为20mm,宽度为110mm的坯料,挤压过程挤压比为6。
[0046] 将挤压所得的坯料加热到1100℃,保温1小时后,在辊径为280mm的两辊热轧机上进行多道次热轧。当坯料厚度>16mm时,控制轧辊线速度为3m/min,当坯料厚度为7mm~16mm时,控制轧辊线速度为4m/min,当坯料厚度<7mm时,控制轧辊线速度为5m/min;当坯料厚度大于14mm时,控制道次压下率为5%,当坯料厚度为8mm~14mm时,控制道次压下率为8%,当坯料厚度<8mm时,控制道次压下率为10%。当坯料厚度为3mm时停止轧制,在空气中自然冷却。
[0047] 将热轧所得的板材加热到550℃,保温1.5小时后,在辊径为180mm的两辊热轧机上进行道次变形量为5%的多道次温轧,当坯料厚度>1.5mm时,控制轧辊线速度为5m/min,当坯料厚度<1.5mm时,控制轧辊线速度为10m/min,当厚度为1mm时,停止轧制,在空气中自然冷却。
[0048] 将温轧所得的板材于750℃真空退火5小时后随炉冷却。
[0049] 将真空退火后的板材在工作辊直径为80mm的四辊冷轧机上进行多道次冷轧,当坯料厚度>0.6mm时,控制道次压下率为10%,轧辊线速度为13m/min,当坯料厚度<0.6mm时,控制道次压下率为5%,轧辊线速度为13m/min。
[0050] 当坯料厚度为0.4mm时,停止轧制,得到厚度为0.4mm,宽度为110mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0051] 在批量生产过程中,经统计良品率为100%。
[0052] 经测试,实施例1所得薄板的磁感应强度(B800)为1.26T,铁损(P2/10k)为75W/Kg,最大磁导率为21000,矫顽力为11.2A/m。
[0053] 实施例2
[0054] 选用旋转电极雾化法制得的粒度为‑100目的Fe‑6.5%Si球形预合金粉末为原料;首先将预合金粉装入直径为150mm,高度为320mm,壁厚为2mm不锈钢包套中振实、抽真空至1‑4
×10 以上后密封,将密封包套在温度为1250℃,压强为120MPa,时间为3小时条件下进行热等静压处理,随炉冷却后得到直径为130mm,高度为300mm锭坯。
[0055] 将热等静压坯料在挤压筒内径为130mm,挤压模孔尺寸为25mm×100mm的挤压机上挤压,控制锭坯温度为1100℃,挤压筒温度为600℃,挤压速度为5m/min;挤压后空冷,得到厚度为25mm,宽度为100mm的坯料,挤压过程挤压比为5.3。
[0056] 将挤压所得的坯料加热到1050℃,保温1.5小时后,在辊径为280mm的两辊热轧机上进行多道次热轧。当坯料厚度>20mm时,控制轧辊线速度为2m/min,当坯料厚度为8.75mm~20mm时,控制轧辊线速度为3m/min,当坯料厚度<8.75mm时,控制轧辊线速度为4m/min;当坯料厚度大于17.5mm时,控制道次压下率为6%,当坯料厚度为10mm~17.5mm时,控制道次压下率为6%,当坯料厚度<10mm时,控制道次压下率为8%。当坯料厚度为2.8mm时停止轧制,在空气中自然冷却。
[0057] 将热轧所得的板材加热到600℃,保温1小时后,在辊径为180mm的两辊热轧机上进行道次变形量为5%的多道次温轧,当坯料厚度>1.4mm时,控制轧辊线速度为7m/min,当坯料厚度<1.4mm时,控制轧辊线速度为10m/min,当厚度为0.8mm时,停止轧制,在空气中自然冷却。
[0058] 将温轧所得的板材于800℃真空退火3小时后随炉冷却。
[0059] 将真空退火后的板材在工作辊直径为80mm的四辊冷轧机上进行多道次冷轧,当坯料厚度>0.48mm时,控制道次压下率为8%,轧辊线速度为15m/min,当坯料厚度<0.48mm时,控制道次压下率为5%,轧辊线速度为10m/min。
[0060] 当坯料厚度为0.1mm时,停止轧制,得到厚度为0.1mm,宽度为100mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0061] 在批量生产过程中,经统计良品率为100%。
[0062] 经测试,实施例2所得薄板的磁感应强度(B800)为1.28T,铁损(P2/10k)为72W/Kg,最大磁导率为22000,矫顽力为10.8A/m。
[0063] 实施例3
[0064] 选用旋转电极雾化法制得的粒度为‑100目的Fe‑6.5%Si球形预合金粉末为原料;首先将预合金粉装入直径为140mm,高度为270mm,壁厚为2mm不锈钢包套中振实、抽真空至1‑4
×10 以上后密封,将密封包套在温度为1230℃,压强为130MPa,时间为3.5小时条件下进行热等静压处理,随炉冷却后得到直径为120mm,高度为250mm锭坯。
[0065] 将热等静压坯料在挤压筒内径为130mm,挤压模孔尺寸为20mm×100mm的挤压机上挤压,控制锭坯温度为1080℃,挤压筒温度为550℃,挤压速度为5m/min;挤压后空冷,得到厚度为20mm,宽度为100mm,挤压过程挤压比为6.6。
[0066] 将挤压所得的坯料加热到1080℃,保温2小时后,在辊径为280mm的两辊热轧机上进行多道次热轧。当坯料厚度>16mm时,控制轧辊线速度为3m/min,当坯料厚度为7mm~16mm时,控制轧辊线速度为4m/min,当坯料厚度<7mm时,控制轧辊线速度为5m/min;当坯料厚度大于14mm时,控制道次压下率为5%,当坯料厚度为8mm~14mm时,控制道次压下率为6%,当坯料厚度<8mm时,控制道次压下率为9%。当坯料厚度为2.5mm时停止轧制,在空气中自然冷却。
[0067] 将热轧所得的板材加热到580℃,保温1小时后,在辊径为180mm的两辊热轧机上进行道次变形量为5%的多道次温轧,当坯料厚度>1.25mm时,控制轧辊线速度为5m/min,当坯料厚度<1.25mm时,控制轧辊线速度为7m/min,当厚度为0.8mm时,停止轧制,在空气中自然冷却。
[0068] 将温轧所得的板材于780℃真空退火4小时后随炉冷却。
[0069] 将真空退火后的板材在工作辊直径为80mm的四辊冷轧机上进行多道次冷轧,当坯料厚度>0.48mm时,控制道次压下率为9%,轧辊线速度为14m/min,当坯料厚度<0.48mm时,控制道次压下率为7%,轧辊线速度为12m/min。
[0070] 当坯料厚度为0.2mm时,停止轧制,得到厚度为0.2mm,宽度为100mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0071] 在批量生产过程中,经统计良品率为100%。
[0072] 经测试,实施例3所得薄板的磁感应强度(B800)为1.29T,铁损(P2/10k)为76W/Kg,最大磁导率为20000,矫顽力为10.6A/m。
[0073] 实施例4
[0074] 选用旋转电极雾化法制得的粒度为‑100目的Fe‑6.5%Si球形预合金粉末为原料;首先将预合金粉装入直径为150mm,高度为220mm,壁厚为2mm不锈钢包套中振实、抽真空至1‑4
×10 以上后密封,将密封包套在温度为1240℃,压强为140MPa,时间为3.5小时条件下进行热等静压处理,随炉冷却后得到直径为130mm,高度为200mm锭坯。
[0075] 将热等静压坯料在挤压筒内径为130mm,挤压模孔尺寸为25mm×110mm的挤压机上挤压,控制锭坯温度为1080℃,挤压筒温度为580℃,挤压速度为5m/min;挤压后空冷,选用模孔尺寸为25mm×110mm的模具挤压后得到厚度为25mm,宽度为110mm,挤压过程挤压比为4.8。
[0076] 将挤压所得的坯料加热到1060℃,保温2小时后,在辊径为280mm的两辊热轧机上进行多道次热轧。当坯料厚度>20mm时,控制轧辊线速度为2.5m/min,当坯料厚度为8.75mm~20mm时,控制轧辊线速度为3.5m/min,当坯料厚度<8.75mm时,控制轧辊线速度为4.5m/min;当坯料厚度大于17.5mm时,控制道次压下率为5.5%,当坯料厚度为10mm~17.5mm时,控制道次压下率为7%,当坯料厚度<10mm时,控制道次压下率为9%。当坯料厚度为3mm时停止轧制,在空气中自然冷却。
[0077] 将热轧所得的板材加热到580℃,保温1小时后,在辊径为180mm的两辊热轧机上进行道次变形量为5%的多道次温轧,当坯料厚度>1.5mm时,控制轧辊线速度为6m/min,当坯料厚度<1.5mm时,控制轧辊线速度为9m/min,当厚度为0.7mm时,停止轧制,在空气中自然冷却。
[0078] 将温轧所得的板材于800℃真空退火4小时后随炉冷却。
[0079] 将真空退火后的板材在工作辊直径为80mm的四辊冷轧机上进行多道次冷轧,当坯料厚度>0.42mm时,控制道次压下率为10%,轧辊线速度为15m/min,当坯料厚度<0.42mm时,控制道次压下率为6%,轧辊线速度为11m/min。
[0080] 当坯料厚度为0.3mm时,停止轧制,得到厚度为0.3mm,宽度为110mm的Fe‑6.5%Si高硅钢薄板。
[0081] 在批量生产过程中,经统计良品率为100%。
[0082] 经测试,实施例4所得该薄板的磁感应强度(B800)为1.29T,铁损(P2/10k)为72W/Kg,最大磁导率为19000,矫顽力为11.5A/m。
[0083] 对比例1
[0084] 其它工艺参数与实施例1相同,只是在热等静压处理后未进行挤压变形,直接进行热轧,由于坯料的致密度较低,内部含有较多孔隙,塑性变形能力很差,仅仅热轧3个道次表面即开裂严重(如附图3所示),轧制失败。
[0085] 对比例2
[0086] 其它工艺参数与实施例1相同,只是热轧时未随着轧制的进行对轧制速度和道次变形量进行改变,固定轧辊的线速度为8m/min,道次压下量为15%,较快的轧制速度可缩短每道次的轧制时间,减小轧制过程中的温降,但是快速大变形量的轧制导致轧制时的应变速率提高,合金的塑性变形能力变差,仅仅经过2道次轧制,坯料边缘就发生开裂,不适合继续轧制。
[0087] 对比例3
[0088] 其它工艺参数与实施例1相同,温轧过程参照热轧时的工艺,固定轧辊的线速度为3m/min,由于热轧后坯料长度变长,温轧过程采用较低的速度轧制,当轧制进行到第二道次时,坯料前半段较为完整,后半段由于温降的影响,合金塑性变形能力变差,导致边部开裂,轧制失败。
[0089] 对比例4
[0090] 其它工艺参数与实施例1相同,只是温轧后的退火温度设置为650℃,由于退火温度较低,合金未发生充分软化,在后续冷轧过程中,当板材厚度为0.65mm时,边部出现部分小裂纹,当厚度达到0.55mm时,边部裂纹扩展严重,不适合继续轧制,轧制失败。
[0091] 对比例5
[0092] 其它工艺参数与实施例1相同,只是为了提高生产效率,冷轧时设置轧辊线速度为20m/min,在冷轧的第二道次,板材就发生严重边裂,轧制失败。
[0093] 对比例6
[0094] 其它工艺参数与实施例1相同,只是挤压时设置锭坯的加热温度为950℃,对于其它塑性较好的材料而言,由于挤压过程受三向压应力作用,有利于材料塑性发挥,因而挤压温度较轧制温度低100~200℃属正常现象。但本发明中,将挤压温度降低为950℃时,由于材料本身塑性较差,另外热等静压后坯料中仍存在约8%~10%的孔隙,降低挤压温度,直接导致挤压后坯料开裂,无法进行后续轧制。
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