一种高硅电工钢薄带的轧制制备方法
【技术领域】
[0001]本发明主要属于金属材料制备加工领域，具体涉及一种高硅电工钢薄带的乳制制备方法。
【背景技术】
[0002]Fe-Si合金又称电工钢，被广泛用于制造发电机、电动机、变压器和仪器仪表的铁芯或转子，是电力、电讯、军工和车辆工程等领域的重要软磁材料。
[0003]随着Si含量的增加，电工钢的软磁性能提高，Si含量为6.5wt%的高硅电工钢具有饱和磁致伸缩系数几乎为零、最大磁导率达到最高、磁损耗大幅度降低等优异的软磁性能。然而，随着硅含量的增加，电工钢的室温脆性增加，当Si含量大于4.5^%时，难以采用常规的铸造-乳制工艺生产满足使用要求的薄带，从而制约了高硅电工钢的应用和发展。
[0004]长期以来，国内外研究者致力于开发各种特殊的高硅电工钢带材制备加工技术，如化学气相沉积法(CVD法)、快速凝固法和粉末压延法等，其中，但仅有CVD法实现了工业化生产，但CVD法仍存在工艺复杂、生产周期长、环境负担重等不足。
[0005]与上述方法相比，乳制法生产带材具有工艺简单、成本低和能耗小等优点，开发高硅电工钢带材乳制生产工艺仍然是该研究的重点发展方向。
[0006]以往的研究表明，温乳是高硅电工钢乳制成形的关键工序之一，大变形温乳可有效破坏合金的B2和DO3等有序结构，起到韧化增塑的效果，有利于后续冷乳成形或进行其他塑性加工。温乳温度越低、乳制变形量越大，韧化增塑效果越显著。但随着温乳温度降低，往往导致变形抗力增大，累积最大乳制变形量下降，乳制边裂程度增加等问题。另一方面，大变形量温乳导致高硅电工钢带材边部产生较大的残余拉应力，是导致后续冷乳边裂的重要因素。
[0007]退火是消除或降低乳制带材残余应力有效方法之一。但是，如果退火的条件不合适，很可能导致通过温乳变形而获得的低有序度带材发生有序结构的恢复，从而降低高硅电工钢的后续冷乳加工性能。
【发明内容】
[0008]针对上述存在的问题，本发明提供一种高娃电工钢薄带的乳制制备方法，所述方法采用逐步降温温乳，所述逐步降温温乳可实现在不影响累积最大温乳变形量的同时，降低乳制温度，获得更好的韧化增塑效果;温乳之后，将温乳获得的带材在合适的条件下进行退火，有效降低高硅电工钢温乳带材边部残余拉应力，同时尽量避免了有序结构恢复，大幅度改善后续冷乳加工性能，提高冷乳成材率。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高硅电工钢薄带的乳制制备方法，所述方法首先以随炉加热后的高硅电工钢铸坯为原料，制备获得高硅电工钢板坯，然后将所述高硅电工钢板坯进行逐步降温温乳，获得高硅电工钢温乳带材，对所述高硅电工钢温乳带材进行低温退火及冷乳，制备获得高硅电工钢薄带。
[0010]进一步地，将所述高硅电工钢板坯进行逐步降温温乳具体为将所述高硅电工钢板坯在2-7个不同的温度水平下进行温乳，并所述2-7个不同的温度水平的温度值逐步降低。
[0011]进一步地，所述方法包括高硅电工钢板坯的制备、逐步降温温乳、低温退火以及冷乳步骤。
[0012]进一步地，所述方法具体包括以下步骤:
(1)高硅电工钢板坯的制备:首先将真空熔炼的高硅电工钢铸坯随炉加热至1100-1200°C，然后将所述高硅电工钢铸坯锻造制备获得厚度为15-40mm的高硅电工钢板坯或将所述高硅电工钢铸坯热乳制备获得厚度为5-20_的高硅电工钢板坯；
(2)逐步降温温乳:将步骤(I)制备获得的所述高硅电工钢板坯依次在2-7个不同的温度水平下进行温乳，并所述2-7个不同的温度水平的温度逐步降低，温乳获得厚度为0.35-1.0mm的高娃电工钢温乳带材；
(3)低温退火:将(2)制备获得的所述高硅电工钢温乳带材进行退火处理，退火处理的条件为:退火温度300-400°C，保温时间0.5-5小时，然后随炉冷却，得到退火后高硅电工钢温乳带材；
(4)冷乳:将步骤(3)得到的所述退火后高硅电工钢温乳带材进行酸洗，获得去除氧化层的高硅电工钢温乳带材，将所述去除氧化层的高硅电工钢温乳带材在室温条下进行冷乳，乳制道次变形量为10-40%，得到厚度为0.1-0.5_的高硅电工钢冷乳薄带。
[0013]进一步地，步骤(I)中所述高硅电工钢板坯的制备方法为:将真空熔炼的高硅电工钢铸还通过切取获得厚为9mm、宽为95mm的板还，将所述板还放入内腔厚为10mm、宽为10mm的方形高纯石英铸型中，利用高频感应器加热，加热温度在1460-1500°C，加热至所述板坯熔化，冷却方式采用移出铸型水冷，所述铸型移出速度为2mm/min，定向凝固过程中采用氩气保护，制备获得厚度为5_20mm的高硅电工钢板坯。
[0014]进一步地，步骤(2)中逐步降温温乳的条件为:在每个所述温度水平下进行温乳的乳制道次的次数至少为I次，每个所述乳制道次的道次变形量为10-30%，并在每个所述温度水平下进行温乳时，不同乳制道次之间的乳制温度相同；在第一个温度水平下进行温乳的乳制温度为500-700°C，在最后一个温度水平下进行温乳的乳制温度为200-400°C，任意相邻的两个温度水平之间的乳制温度差为50-300°C。
[0015]进一步地，所述高硅电工钢铸坯包括以下重量百分比的组分:硅4.5-6.8wt%，硼为
0.001-0.05wt%，余量为铁和不可避免的杂质元素。
[0016]进一步地，制备获得的所述高娃电工钢薄带的厚度为0.1-0.5mm。
[0017]本发明的有益技术效果:
(1)利用本发明所提供的方法所生产的高硅电工钢冷乳薄带，表面光亮且平整；
(2)本发明所提供的方法中，逐步降温温乳步骤，可使累积变形量增加的同时逐渐降低乳制温度，相比恒温温乳更能有效降低高硅电工钢的有序度，利于后续冷乳变形；
(3)温乳后低温退火处理在避免温乳无序化结构发生有序恢复的基础上降低或消除带材残余应力，有效减轻后续冷乳边裂，提高冷乳成材率。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种高硅电工钢薄带的乳制制备方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0021]实施例1
如图1所示，一种高硅电工钢薄带的乳制制备方法，所述方法首先以随炉加热后的高硅电工钢铸坯为原料，制备获得高硅电工钢板坯，然后将所述高硅电工钢板坯进行逐步降温温乳，获得高硅电工钢温乳带材，对所述高硅电工钢温乳带材进行低温退火及冷乳，制备获得高硅电工钢薄带;制备获得的所述高硅电工钢薄带的厚度为0.l-0.5_;所述高硅电工钢铸坯包括以下重量百分比的组分:硅4.5-6.8wt%，硼为0.001-0.05wt%，余量为铁和不可避免的杂质元素。
[0022]将所述高硅电工钢板坯进行逐步降温温乳为将所述高硅电工钢板坯在2-7个不同的温度水平下进行温乳，并所述2-7个不同的温度水平的温度值逐步降低。
[0023]所述方法包括高硅电工钢板坯的制备、逐步降温温乳、低温退火以及冷乳步骤。
[0024]所述方法具体包括以下步骤:
(I)高硅电工钢板坯的制备:首先将真空熔炼的高硅电工钢铸坯随炉加热至1100-1200°C，然后将所述高硅电工钢铸坯锻造制备获得厚度为15-40mm的高硅电工钢板坯或将所述高硅电工钢铸坯热乳制备获得厚度为5-20mm的高硅电工钢板坯;本发明中将真空熔炼的高硅电工钢铸坯随炉加热至1100-1200°C后再进行锻造或热乳，可避免铸坯因为内外温差过大而产生裂纹。
[0025](2)逐步降温温乳:将步骤(I)制备获得的所述高硅电工钢板坯依次在2-7个不同的温度水平下进行温乳，并所述2-7个不同的温度水平的温度逐步降低，温乳获得厚度为
0.35-1.0mm的高硅电工钢温乳带材；
逐步降温温乳的条件为:在每个所述温度水平下进行温乳的乳制道次的次数至少为I次，每个所述乳制道次的道次变形量为10-30%，并在每个所述温度水平下进行温乳时，不同乳制道次之间的乳制温度相同；在第一个温度水平下进行温乳的乳制温度为500-700°C，在最后一个温度水平下进行温乳的乳制温度为200-400°C，任意相邻的两个温度水平之间的乳制温度差为50-300 °C;
上述逐步降温温乳步骤中，将制备获得的所述高硅电工钢板坯依次在2-7个不同的温度水平下进行温乳，并所述2-7个不同的温度水平的温度逐步降低;并在第一个温度水平下采用相对较高的乳制温度(500-700°C)进行温乳，前几个温度水平的乳制温度较高，可实现大累积变形量温乳的同时避免乳制边裂;在乳制的后几个温度水平较低，最后一个温度水平下进行温乳的乳制温度为200-400°C，在较低乳制温度下乳制有利于增大形变无序化和减小有序恢复的程度，获得室温冷乳性能良好的低有序度高硅电工钢温乳带材。
[0026](3)低温退火:将(2)制备获得的所述高硅电工钢温乳带材进行退火处理，退火处理的条件为:退火温度300-400°C，保温时间0.5-5小时，然后随炉冷却，得到退火后高硅电工钢温乳带材；
该退火条件将退火温度设为300-400°C，保温时间设为0.5-5小时的目的在于有效降低或消除步骤(2)产生的所述高硅电工钢温乳带材边部残余拉应力，同时，尽可能避免温乳后的无序化结构发生有序恢复，有效减轻高硅电工钢带材冷乳边裂;如果退火温度太低，降低残余应力的作用不大或需要的退火时间延长;而又由于温度升高加剧有序恢复程度，如果退火温度大于400°C，温乳后的无序化结构发生大量的有序恢复而降低高硅电工钢的室温塑性，不利于后续冷乳成形。
[0027](4)冷乳:将步骤(3)得到的所述退火后高硅电工钢温乳带材进行酸洗，获得去除氧化层的高硅电工钢温乳带材，将所述去除氧化层的高硅电工钢温乳带材在室温条下进行冷乳，冷乳条件为:控制每乳制道次的道次变形量为10-40%，多道次乳制得到厚度为0.Ι-