[發(fā)明專利]熱擴(kuò)散連續(xù)制備高硅鋼片的方法及其高硅鋼片連軋裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210589066.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103014613A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘云波;孫宗乾;鄭天祥;周鵬偉;龍瓊;范麗君;沈喆;黃靖文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C10/30
• 分類號(hào): C23C10/30;C21D8/12
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硅鋼制備工藝及裝備，特別是一種高硅鋼制備工藝及裝備，應(yīng)用于連續(xù)制備6.5wt.%Si高硅鋼片生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硅鋼是電力和電訊工業(yè)用以制造發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、互感器、繼電器以及其它電器儀表的重要磁性材料，含硅量為6.5wt.%Si的高硅鋼磁致伸縮系數(shù)趨于零、磁導(dǎo)率最大、電阻率大，渦流損耗小，是制作低噪音、低鐵損的理想鐵芯材料。然而由于硅含量的提高，硅鋼片的脆性增大，傳統(tǒng)的軋制方法難以加工，因此目前大批量生產(chǎn)的硅鋼片的硅含量大都在4wt%以內(nèi)。在能源日益緊張的今天，尤其在高頻信息領(lǐng)域，高硅鋼片被重新考慮為普通硅鋼片的替代材料，開發(fā)6.5wt.%Si高硅鋼片的制備工藝對(duì)于節(jié)能減排具有十分深遠(yuǎn)的意義。

目前，對(duì)Fe-6.5wt.%Si的硅鋼薄帶的制備方法進(jìn)行了很多研究，制備高硅鋼片的方法主要有傳統(tǒng)軋制法、快速凝固法和CVD法。自60年代以來(lái)，人們嘗試改進(jìn)傳統(tǒng)軋制法制備高硅鋼片，但傳統(tǒng)軋制過(guò)程復(fù)雜、能量消耗大且成材率低，很難應(yīng)用于工業(yè)成產(chǎn)。而且隨Si含量的增加，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度會(huì)明顯提高而延伸率則會(huì)降低，機(jī)械加工性能變差。由于高硅鐵硅合金自身無(wú)法避免的脆性，常規(guī)軋制方法無(wú)法將其直接軋制加工成能夠?qū)嶋H應(yīng)用的薄帶或板材。快速凝固法是指利用急冷工藝生產(chǎn)出高硅鋼薄帶，但這種工藝生產(chǎn)出來(lái)的薄帶厚度和寬度有限，不易形成大規(guī)模生產(chǎn)。CVD法以普通硅鋼片為基底，在鋼板表面與硅化物發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)使Si富集在硅鋼片上，再通過(guò)熱處理使Si擴(kuò)散到整個(gè)硅鋼板中從而制得高硅鋼，目前這是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)高硅鋼的制備方法。但CVD法存在沉積溫度高、能耗大、硅鋼表面質(zhì)量差、需溫軋平整、鐵流失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，同時(shí)SiCl₄具有較強(qiáng)腐蝕性，遇水蒸氣即產(chǎn)生鹽酸酸霧，反應(yīng)產(chǎn)物FeCl₂廢氣污染環(huán)境而無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，因此，該技術(shù)受到很大的制約，這也是生產(chǎn)高硅鋼需要研究和亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種熱擴(kuò)散連續(xù)制備高硅鋼片的方法及其高硅鋼片連軋裝置，解決了傳統(tǒng)軋制法制備高硅鋼過(guò)程的硅鋼脆性大的問(wèn)題，能近終成型連續(xù)制備高硅鋼薄帶，軋制過(guò)程工藝簡(jiǎn)單，能量消耗較低，成材率高，屬于綠色無(wú)污染的潔凈制備技術(shù)，易于應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明的構(gòu)思如下：

考慮到含硅量不低于6.5wt.%Si的高硅鋼的嚴(yán)重脆性，本發(fā)明設(shè)想在延展性較好的純鐵板上或者低硅鋼板上均勻鋪上一層厚度適中的納米級(jí)或者微米級(jí)的微細(xì)硅粉，再蓋上一層純鐵板或者低硅鋼板，形成三明治的結(jié)構(gòu)，由于上下鐵板或低硅鋼板具有良好的延展性，因此可以采用多道次軋制的方法，必要時(shí)進(jìn)行一定的中間退火工序，形成厚度很薄的鐵板-硅粉層-鐵板的三明治機(jī)械復(fù)合的結(jié)構(gòu)，且將整體結(jié)構(gòu)的厚度控制在200-300微米，然后將軋制好的三明治復(fù)合板置于帶還原氣氛保護(hù)的擴(kuò)散爐中，進(jìn)行1200-1300℃的高溫?zé)釘U(kuò)散，將中間的硅粉層中的硅全部擴(kuò)散至上下純鐵板或者低硅鋼板中，則可以獲得最終成分為含硅量不低于6.5wt.%Si的高硅鋼近終型薄帶。

根據(jù)以上發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種熱擴(kuò)散連續(xù)制備高硅鋼片的方法，包括如下步驟：

a.?空心低硅鋼板帶的制備過(guò)程：采用兩卷寬度相同的潔凈的低硅鋼板卷，對(duì)向開卷，并平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側(cè)的低硅鋼板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶；用于制備空心低硅鋼板帶的板材優(yōu)選為不含Si的純鐵板卷或者Si含量為0.1～4wt.%的低硅鋼板卷，其厚度為0.1～200mm，寬度為50～2000mm；用于制備空心低硅鋼板帶的低硅鋼板卷邊緣連接縫合優(yōu)選采用氬弧焊縫合或預(yù)先將低硅鋼板卷邊緣軋制成凸凹嵌合的形式進(jìn)行封閉，形成空心低硅鋼板帶的兩片低硅鋼板之間的夾層空隙尺寸范圍為1～100mm；采用的高硅粉末優(yōu)選為純度為100%的純硅粉、含硅量為7～99wt.%的鐵硅合金粉或平均硅含量為7～99wt.%的鐵粉和純硅粉的混合粉，粉末的粒徑為10納米～100微米；

b.?布料過(guò)程：將高硅粉末加入到在步驟a中制備的空心低硅鋼板帶的夾層空隙內(nèi)，使高硅粉末均勻注入兩片低硅鋼板之間，形成低硅鋼板帶的芯部高硅粉末層；高硅粉末的加料方式優(yōu)選為扁嘴式的自然重力加料、多噴頭式氣體載體加料或者震動(dòng)篩式加料方式；