專利名稱：一種熱軋{111}<112>取向高硅鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱軋{111}<112>取向高硅鋼板的 制造方法。
背景技術(shù)：
高硅鋼一般指Si含量超過3. 5%(重量百分比，下同)的硅鋼，具有優(yōu)異的軟磁性 能，比如高磁導(dǎo)率，高電阻率、低磁致伸縮系數(shù)、低鐵損等，尤其是在高頻領(lǐng)域，這些特點更 是突出。在制造高頻電動機(jī)、變壓器、音頻和視頻材料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。但隨著Si含量的增加，一方面材料組織中出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)，使合金在室溫下變得硬 且脆，加工性能急劇下降；另一方面飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs隨硅含量的增加不斷降低，使得無 取向高硅鋼應(yīng)用受到很大限制。通過改變板材晶粒組織的取向結(jié)構(gòu)，一定程度可以提高 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，但各國對取向高硅鋼的報道非常少。日本本間穗高等人在Journal of Applied Physis,, 70(10):6259-6261, 1991，"Magnetic properties of (110)
gain oriented 6.5% silicon steel”文章中首次報道了有關(guān)取向高硅鋼的磁性能，通 過二次再結(jié)晶制成的(110)
取向6. 5%Si高硅鋼，板厚0. 35mm時，&值可以提高到 1. 71T，在50Hz，Bm=L 3T的條件下，磁滯損耗可以降到0. 067W/kg。日本住友金屬公司在專 禾『Production of grain oriented high-Si silicon steel sheet，，(JP63089622A)中 提及通過控制熱軋、溫軋、二次中等冷軋工藝制備了 0. 2^0. 3mm厚的6. 5%Si高硅鋼薄板， 以MnS或AlN為抑制劑，經(jīng)二次再結(jié)晶獲得(110)
織構(gòu)，其~可以達(dá)到1. 65T，他們 的具體工藝是秘密的。即使在制備無取向高硅鋼方面，由于材料的脆性，生產(chǎn)工藝也是異常 復(fù)雜，近年來發(fā)展了很多工藝，比如利用傳統(tǒng)硅鋼片表面和硅化物之間的高溫化學(xué)反應(yīng)使 Si富集在硅鋼片上的CVD工藝、特種軋制法[T. Ros-Yanez, Y. Houbaert, 0. Fischer, J. Schneider, J. Mater. Production of high silicon steel for electrical application by thermomechanical processing. Journal of Materials Processing Technology, 2003，143-144 :916-921]、快速凝固技術(shù)[Fish G Ε, Chang C F, Bye R. Frequency dependence of core loss in rapidly quenched Fe-6. 5wt. %Si. Journal of Applied Physics, 1988，64(10) : 5370-5372]、噴射成形技術(shù)[Machado R, Kasama A H, et al. Evolution of the texture of spray-formed Fe-6. 5wt. % Si-1. Owt. % Al alloy during warm-rolling. Materials Science and Engineering, 2007, ；854-857]及逐步增 塑軋制技術(shù)[林均品，葉豐，陳國良，等.6. 5wt.% Si高硅鋼冷軋薄板制備工藝、結(jié)構(gòu) 和性能.前沿科學(xué)，2007.2，2: 13-16]等，利用這些技術(shù)生產(chǎn)取向高硅鋼非常困難，不 能實現(xiàn)工藝過程中對軋板的取向控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱軋{111}<112>取向高硅鋼板的制造方法，從材料組 織設(shè)計源頭，控制高硅鋼板坯晶粒的取向，優(yōu)化熱軋工藝，改善熱軋板材的織構(gòu)，利于后續(xù)二次再結(jié)晶的完善和穩(wěn)定，使高硅鋼薄板具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度、低磁致伸縮系數(shù)、低鐵損、以 及簡化生產(chǎn)工藝等。一種熱軋{111}<112>取向高硅鋼板的制造方法，其高硅鋼的化學(xué)成分(wt%) 為Si: 4·0 9·0，Β: 0^0. 1, Mn: 0. θΓθ. 08, S: 0· 010 0· 02，P 0· 010 0· 020，C:
0.02(Γ0. 045，Al: 0. 0040、. 010，其余為！^及不可避免的夾雜物，生產(chǎn)方法主要包括定 向凝固、熱軋，具體為對母合金鑄錠進(jìn)行重新熔化進(jìn)行定向凝固，制備高硅鋼板坯，板坯縱 界面金相組織為柱狀晶組織，生長方向主要為<100>方向，厚度為3 25mm，熱軋方向與柱狀 晶生長方向<100>平行，熱軋開軋溫度為105(T1310°C，終軋溫度為55(T850°C，第一道次壓 下率控制在55、5%，第二道次壓下率控制在45 70%，每道次時間間隔為廣15s，最終軋板厚
1.0 3. Omm0與現(xiàn)有報道生產(chǎn)取向高硅鋼的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)從工藝源頭的材料制備開始，對晶粒的取向加以控制，通過定向凝固技術(shù)使鑄態(tài)組 織中的晶粒都沿<100>方向生長，最終生成<100>方向的柱狀晶組織。(2)在定向高硅鋼板坯高溫大變形熱軋過程中，通過控制壓下量、軋制速率、軋制 溫度等條件，成功抑制了板坯心部動態(tài)再結(jié)晶行為，使心部柱狀晶組織沒有被破壞，只是被 壓縮拉長，晶體結(jié)構(gòu)在壓縮過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，柱狀晶由<100>方向逐漸轉(zhuǎn)到<112>方向，形 成很強(qiáng)的{111}<112>顯微織構(gòu)，同時表層形成一層細(xì)小的再結(jié)晶晶粒層，部分晶粒取向為 {011}<100>高斯織構(gòu)，為后續(xù)工藝中二次再結(jié)晶退火做準(zhǔn)備，提高了 {110}<100>織構(gòu)的形 成能力和完善程度。這些都有利于二次再結(jié)晶過程的完善和穩(wěn)定，使產(chǎn)品綜合性能提高。


圖1定向凝固高硅鋼板坯橫截面{200}極圖 圖2熱軋高硅鋼薄板縱界面金相組織
圖3熱軋高硅鋼薄板表面45° ODF圖 圖4熱軋高硅鋼薄板心部45° ODF圖
具體實施例方式實施例1
母合金鑄錠的化學(xué)成分(wt%)為Si=4. 5，B=O, Mn=O. 02，S=O. 015，P=O. 010，C=O. 035， Al=O. 004，其余為狗及不可避免的夾雜物。對母合金鑄錠進(jìn)行重新熔化，利用定向凝固設(shè) 備，使柱狀晶沿同一個方向生長，制備的定向板坯的厚度為25mm，極圖測試結(jié)果顯示柱狀晶 沿<100>方向生長，如圖1所示。然后進(jìn)行高溫大變形熱軋，熱軋開軋溫度為1250°C，終軋溫度為850°C，第一道次 壓下量為80%，第二道次壓下量為50%，經(jīng)6道次板坯軋到2. 5mm厚，每道次時間間隔為5s。 實施例2
母合金鑄錠的化學(xué)成分(wt%)為Si=6. 5，B=O. 05，Mn=O. 04，S=O. 018，P=O. 015， C=O. 025，Al=O. 008，其余為Fe及不可避免的夾雜物。對母合金鑄錠進(jìn)行重新熔化，利用 定向凝固設(shè)備進(jìn)行重新凝固，制備的定向板坯的厚度為15mm，極圖測試結(jié)果顯示柱狀晶沿<100>方向生長。然后進(jìn)行高溫大變形熱軋，熱軋開軋溫度為1050°C，終軋溫度為550°C，第一道次 壓下量為70%，第二道次壓下量為65%，經(jīng)5道次板坯軋到2. Imm厚，每道次時間間隔為10s。 薄板的金相組織如圖2所示，薄板的表面織構(gòu)如圖3，，心部織構(gòu)如圖4所示。
實施例3
母合金鑄錠的化學(xué)成分(wt%)為:Si=9. 0，B=O. 1，Mn=O. 07，S=O. 018，P=O. 019， C=O. 045，Al=O. 010，其余為Fe及不可避免的夾雜物。對母合金鑄錠進(jìn)行重新熔化，利用 定向凝固設(shè)備進(jìn)行重新凝固，制備的定向板坯的厚度為5mm，極圖測試結(jié)果顯示柱狀晶沿 <100>方向生長。然后進(jìn)行高溫大變形熱軋，熱軋開軋溫度為1310°C，終軋溫度為750°C，第一道次 壓下量為60%，第二道次壓下量為45%，經(jīng)4道次板坯軋到1. Omm厚，每道次時間間隔為12s。
權(quán)利要求
1. 一種熱軋{111}<112>取向高硅鋼板的制造方法，高硅鋼的化學(xué)成分(wt%)為Si: 4. 0 9. 0，B: 0^0. 1, Mn: 0.01 0.08，S: 0. 010 0. 02，P: 0. 010 0. 020，C: 0. 020 0. 045， Al: 0.004(Γ0.010，其余為!^e及不可避免的夾雜物；方法包括定向凝固、熱軋，其特征在 于定向凝固制備的高硅鋼板坯，高硅鋼板坯縱界面金相組織為柱狀晶組織，生長方向主要 為<100>方向，厚度為3 25mm，熱軋方向與柱狀晶生長方向<100>平行，熱軋開軋溫度為 105(T1310°C，終軋溫度為55(T850°C，第一道次壓下率控制在55 85%，第二道次壓下率控 制在45 70%，每道次時間間隔為廣15s，最終軋板厚1. (Γ3. 0mm。
全文摘要
一種熱軋{111}取向高硅鋼板的制造方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。高硅鋼的化學(xué)成分(wt%)為Si:4.0~9.0，B:0~0.1，Mn:0.01~0.08，S:0.010~0.02，P:0.010~0.020，C:0.020~0.045，Al:0.0040~0.010，其余為Fe及不可避免的夾雜物，該方法用定向凝固技術(shù)制備的方向生長的厚3~25mm的定向高硅鋼板坯，進(jìn)行熱軋，熱軋開軋溫度為1050~1310℃，終軋溫度為550~850℃，第一道次壓下率控制在50~85%，第二道次壓下率控制在45~70%，每道次時間間隔為1~15s，經(jīng)多道次薄板最終軋到1.0~3.0mm。其優(yōu)點是使熱軋板中心層形成強(qiáng)的{111}纖維織構(gòu)，表層產(chǎn)生部分{110}取向細(xì)晶粒，這種結(jié)構(gòu)易于產(chǎn)生GOSS織構(gòu)，利于二次再結(jié)晶的完善和穩(wěn)定，提高板材性能，簡化工藝流程，具有廣闊市場應(yīng)用前景。
文檔編號C21D8/12GK102140607SQ20111006461
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者葉豐, 張來啟, 房現(xiàn)石, 林均品, 梁永鋒, 郝國建, 陳國良 申請人:北京科技大學(xué)