一種短流程制備高硅鋼絲的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料快速凝固技術領域，特別涉及一種短流程制備高硅鋼絲的方法。
【背景技術】
[0002]高硅鋼絲一般指硅含量超過3.5%(重量比，下同)的硅鋼。與普通硅鋼(含硅量<3.5%)相比，高硅鋼特別是含硅量在6.5%的高硅鋼具有較高的電阻率和磁導率，較低的矯頑力和相對為零的磁致伸縮系數(shù)的特點，因而具有較低的鐵損和磁致伸縮，對降低能耗減小噪音有重大的意義。
[0003]但隨著含硅量的升高，特別是硅含量超過3.5%以后，材料變得又硬又脆，室溫塑性基本為零，因此難以利用傳統(tǒng)的熱乳、冷乳方法制備成高硅鋼薄板。日本采取化學氣相沉積法可規(guī)模化制備尚娃鋼薄板，其方法是先在普通娃鋼表面滲娃，然后進彳丁均勾化處理，最終得到高娃鋼薄板(Y.Takada, M.Abe , S.Masuda, J.1nagak1.Commercial scaleproduct1n of Fe-6.5wt.%Si sheet and its magnetic properties.J.Appl.Phys.,1988，64 (10): 5367-5369)。然而這種方法工藝復雜、生產(chǎn)周期長，且產(chǎn)生對環(huán)境污染較大的SiCl4氣體。
[0004]近些年研究發(fā)現(xiàn)，除了薄板以外，軟磁材料還可以絲材繞制成鐵芯。這種鐵芯突破了傳統(tǒng)的變壓器鐵芯用板材疊裝的限制。絲材繞制的鐵芯渦流損耗要明顯小于傳統(tǒng)疊壓鐵芯。葉豐等人提出一種熱拔高硅鋼絲材的制備方法，可以將高硅鋼制成直徑1.6mm的絲材(CN201310102992)。該方法屬于傳統(tǒng)的拔絲方法，需要進行多道次的拉拔，工序復雜。利用傳統(tǒng)拉拔方法制備直徑小于300μπι的絲材時，拉拔的成本急劇升高。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種短流程制備高硅鋼絲的方法，利用旋轉水紡線法制備小直徑高硅鋼絲材，從熔融狀態(tài)直接冷卻形成連續(xù)絲材。
[0006]本發(fā)明一種短流程制備高硅鋼絲的方法，包括以下步驟:
步驟一、制作棒料;選取含硅量大于3.5%的高硅鋼，切成棒料，放入下端具有孔徑的石英管中；
步驟二、固定裝有所述棒料的石英管;所述石英管底部置于感應線圈范圍內；
步驟三、旋轉鼓中加入冷卻水，調整旋轉鼓轉速，在旋轉鼓內部形成厚度為3_?2cm的旋轉水層；
步驟四、利用高頻感應加熱熔化所述棒料，并保溫；
步驟五、在所述石英管上端施加壓力，將熔融鋼液噴入所述旋轉水層，快速凝固形成高硅鋼絲。
[0007]進一步的，步驟一中所述高硅鋼的含硅量為6.5%。
[0008]進一步的，步驟一中所述石英管底端孔徑范圍為40?250μπι。
[0009]進一步的，步驟三中所述旋轉鼓的轉速為5?llm/s，所述旋轉水層的溫度為I?25?C。
[0010]進一步的，步驟五中所述石英管底部與所述旋轉水層距離為0.5?10mm，噴射的入射角為30?60°。
[0011 ] 進一步的，步驟四中的保溫時間為I Os?I Omin，鋼液溫度為1500?1700°C。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:
(1)可快速高效制備高硅鋼絲材，絲材直徑為40?250μπι，且工序簡單、制備流程短、無需拉拔及中間退火；
(2)冷卻速度快，絲材晶粒細小，室溫塑性可達到10%以上，滿足后續(xù)彎折、繞制等工藝需求；
(3)可連續(xù)生產(chǎn)高硅鋼絲材，可應用于敏感檢測功能器件及高頻變壓器、電感等原器件，應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發(fā)明實施例一種短流程制備高硅鋼絲的方法示意圖。
[0014]圖中:1-石英管、2_感應線圈、3_恪融鋼液、4_旋轉水層。
【具體實施方式】
[0015]下文將結合具體附圖詳細描述本發(fā)明具體實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。在下述實施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標號代表相同的特征或者部件，可應用于不同實施例中。
[0016]如圖1所示，一種短流程制備高硅鋼絲的方法，包括以下步驟:
步驟一、制作棒料;選取含硅量大于3.5%的高硅鋼，切成棒料，放入下端具有孔徑的石英管I中；
步驟二、固定裝有所述棒料的石英管;所述石英管底部置于感應線圈2范圍內；
步驟三、旋轉鼓中加入冷卻水，調整旋轉鼓轉速，在旋轉鼓內部形成厚度為3_?2cm的旋轉水層4;
步驟四、利用高頻感應加熱熔化所述棒料，并保溫；
步驟五、在所述石英管I上端施加壓力，將熔融鋼液3噴入所述旋轉水層4，快速凝固形成尚娃鋼絲。
[0017]優(yōu)選的，步驟一中所述高硅鋼的含硅量為6.5%。
[0018]優(yōu)選的，步驟一中所述石英管I底端孔徑范圍為40?250μπι。
[0019]優(yōu)選的，步驟三中所述旋轉鼓的轉速為5?llm/s，所述旋轉水層4的溫度為I?25?C。
[0020]優(yōu)選的，步驟五中所述石英管I底部與所述旋轉水層4距離為0.5?10mm，噴射的入射角為30?60°。
[0021 ] 優(yōu)選的，步驟四中的保溫時間為I Os?I Omin，鋼液溫度為1500?1700°C。
[0022]實施例1 制作棒料含硅量6.5%的高硅鋼，切成棒料放入下端孔徑為40μπι的石英管I中。調整旋轉鼓轉速至5m/s，往旋轉鼓中加入溫度為10C的水，使旋轉鼓內形成3mm厚的旋轉水層4。將裝好的石英管I豎直固定，調整石英管I底端到旋轉水層4距離為0.5mm，入射角為30°。啟用高頻感應加熱設備，保持熔融鋼液3溫度為1700°C，并保溫10s。向石英管I上端施加0.4MPa的氬氣，使鋼液噴射進旋轉水層4中，形成絲材，制備過程如圖1所示。利用此方法制備得到絲徑為40μπι的絲材。對微絲進行拉伸測試，其室溫塑性達11%，具有優(yōu)良的室溫塑性。
[0023]實施例2
制作棒料含硅量6.5%的高硅鋼，切成棒料放入下端孔徑為135μπι的石英管I中。調整旋轉鼓轉速為6.8m/s，往旋轉鼓中加入溫度為5°C的水，使旋轉鼓內形成1.5cm厚的旋轉水層
4。將裝好的石英管I豎直固定，調整石英管I底端到旋轉水層4距離為4mm，入射角為40°。啟用高頻感應加熱設備，保持熔融鋼液3溫度為1550°C，并保溫2min。向石英管I上端施加
0.2MPa的氬氣，使熔融鋼液3溶液噴射進旋轉水層4中，制備得到絲徑為130μπι的絲材。
[0024]實施例3
制作棒料含硅量6.5%的高硅鋼，切成棒料放入下端孔徑為250μπι的石英管I中。調整旋轉鼓轉速為I lm/s，往旋轉鼓中加入溫度為25°C的水，使旋轉鼓內形成2cm厚的旋轉水層4。將裝好的石英管I豎直固定，調整石英管I底端到水層距離為10mm，入射角為60°。啟用高頻感應加熱設備，保持熔融鋼液3溫度為1500°C，并保溫lOmin。向石英管I上端施加0.1MPa的氬氣，使合金溶液噴射進旋轉水層4中，形成絲材。利用此方法制備得到絲徑為250μπι的絲材。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:
(1)可快速高效制備高硅鋼絲材，絲材直徑為40?250μπι，且工序簡單、制備流程短、無需拉拔及中間退火；
(2)冷卻速度快，絲材晶粒細小，室溫塑性可達到10%以上，滿足后續(xù)彎折、繞制等工藝需求；
(3)可連續(xù)生產(chǎn)高硅鋼絲材，可應用于敏感檢測功能器件及高頻變壓器、電感等原器件，應用前景廣闊。
[0026]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本發(fā)明權利范圍的限定。
【主權項】
1.一種短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、制作棒料;選取含硅量大于3.5%的高硅鋼，切成棒料，放入下端具有孔徑的石英管中； 步驟二、固定裝有所述棒料的石英管;所述石英管底部置于感應線圈范圍內； 步驟三、旋轉鼓中加入冷卻水，調整旋轉鼓轉速，在旋轉鼓內部形成厚度為3_?2cm的旋轉水層； 步驟四、利用高頻感應加熱熔化所述棒料，并保溫； 步驟五、在所述石英管上端施加壓力，將熔融鋼液噴入所述旋轉水層，快速凝固形成高硅鋼絲。2.如權利要求1所述的短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，步驟一中所述高硅鋼的含娃量為6.5%。3.如權利要求1所述的短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，步驟一中所述石英管底端孔徑范圍為40?250μπι。4.如權利要求1所述的短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，步驟三中所述旋轉鼓的轉速為5?I lm/s，所述旋轉水層的溫度為I?25°C。5.如權利要求1所述的短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，步驟五中所述石英管底部與所述旋轉水層距離為0.5?10mm，噴射的入射角為30?60°。6.如權利要求1所述的短流程制備高硅鋼絲的方法，其特征在于，步驟四中的保溫時間為1s?lOmin，鋼液溫度為1500?1700°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬材料快速凝固技術領域，提供了一種短流程制備高硅鋼絲的方法，包括：一、選取含硅量大于3.5%的高硅鋼制作棒料；二、固定裝有棒料的石英管；三、利用旋轉鼓形成旋轉水層；四、高頻感應加熱融化棒料；五、熔融鋼液噴入旋轉水層，快速凝固形成高硅鋼絲。本發(fā)明的有益效果為：采用旋轉水紡線法，將高硅鋼一次性快速成型為連續(xù)的絲材，直徑40~250μm，具有較好的塑性，可繞制成鐵芯等作為軟磁材料使用；工序簡單、流程短、生產(chǎn)效率高、應用前景廣闊。
【IPC分類】B22D11/06
【公開號】CN105522128
【申請?zhí)枴緾N201510946725
【發(fā)明人】梁永鋒, 林均品, 葉豐, 溫震, 王帥, 張來啟, 郝國建
【申請人】北京科技大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月16日