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高硅钢(含硅6.5wt%)具有优异的软磁性能,如高磁导率、高电阻率、低铁损、几乎为零的磁致伸缩系数等,这些特点有助于电器提高效率、降低噪音,实现小型化和节能降耗。然而,高硅钢中有序相的出现,使得高硅钢与低硅钢相比,硬度和脆性急剧升高,难以采用常规轧制方法加工成型,从而阻碍了其广泛应用。虽然日本已利用化学气相沉积(CVD)工业化生产高硅钢带材,但因CVD法能耗高、设损耗大、成本高,并且中间产物氯化亚铁(FeCl2)废气严重污染环境,高硅钢的制备工艺仍需要进一步优化,以适应工业生产的要求。本文介绍国内外一些具有代表性的高硅钢制备工艺。
Kawasaki Steel Co在专利JP58053694B中提供了一种磁性能优良的无取向高硅钢带的制造方法。在含硅量为2%-8%的钢水中含有抑制晶粒一次生长的元素,例如S、Se、Te、As、Sb、Bi、B等,钢水从喷嘴连续喷出到移动的冷却面上,快速冷却凝固成薄钢带。通过不抽真空的普通退火或快速升温退火,使薄钢带快速凝固,从而得到优良的硅钢薄钢带。
Tsuya Noboru在专利JP60032705B中公开了一种含有5.0%~8.0%硅且矫顽力Hc为0.10e以下的(100)面内无取向高硅钢带及其制造方法。该发明将钢水喷洒到高速旋转的冷却装置中,以超高冷却速度冷却成薄带后,在不轧制钢带的情况下,在特定温度下对钢带进行退火,从而制造出具有极低矫顽力的高硅钢薄带。
Matsushita Electric Ind Co Ltd申请公开的专利JP59016925A揭示了一种高硅铁薄带的制造方法。该方法是在超快速冷却条件下轧制高硅铁薄带的表面,然后对其进行热处理。在实施例中,采用单辊法生产含硅6.5%的高硅铁薄带,旋转速度为2000rpm;该样品被冷轧至0.1mm的厚度,然后对其进行热处理。该方法易于使用,适合大规模生产,还具备将铁损降至最低的优点。
北京科技大学王帅在其博士学位论文中报道,通过研究快速凝固工艺,成功制备出质量良好的Fe-6.5wt.%Si高硅钢薄带,并对甩态组织与性能、热处理组织演变及磁性能调控、防粘连薄膜等进行研究,还将高硅钢薄带应用于高频电抗器与高速电机。
东北大学在专利CN103060701B中公开了一种无取向高硅电工钢薄带及其制备方法。所述无取向高硅电工钢薄带的化学成分,按重量百分比为:Si 4.5%~7.0%,Cr 2.0%-5.0%,Al 0.06%~1.0%,Mn 0.3%~0.8%,N≤0.005%,S≤0.004%,P≤0.02%,O≤0.003%,C≤0.005%,余量为Fe;薄带厚度0.35mm-0.5mm。制备方法包括以下步骤:首先无取向高硅钢在真空冶炼炉中进行冶炼;然后进行双辊薄带铸轧;浇铸温度1420℃~1460℃,铸带厚度1.0~1.5mm;铸带在800℃~1100℃进行热轧,热轧带厚度为0.8-1.0mm;然后进行酸洗,酸洗后薄带预热400℃~700℃进行温轧;最后进行退火。该发明通过添加Cr元素使高硅钢铸带加工性能明显提高,其铁损值与现有高硅钢产品的铁损水平相当,磁感应强度则高于现有产品0.03T以上。