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制备高硅钢的新工艺
更新时间:2015.12.04 新闻来源:

近年来,地球变暖和大气污染等环境问题及能源短缺问题受到人们高度关注,铁芯材料高性能化和高效化的要求越来越严格。高硅钢因其许多优异的磁性能,在电力工业中实现高效化、节能化、轻便化和低噪音化方面,具有广阔的发展和应用前景。现在面临的最大问题是其高硅含量带来的高脆性,给高硅钢的生产带来很大的困难,限制了其应用和发展。为此,除了正在积极探索通过改造传统工艺来生产高硅硅钢片之外,也在努力开发非传统的新工艺。

  一. 喷射成形法。

  中国科学院金属所利用喷射成形制备出了 Fe-4.5Si%硅钢板坯,以工业纯铁和工业纯硅,按照Fe-4.5Si%的成分制备母合金,在雾化压力 0.6~1.2MPa、沉积距离为 300~600 mm 的条件下,形成沉积板坯。然后,在氩气保护下将高硅板坯加热到1100~1200℃,采用压力机对其压实(压下变形量为 20 %左右),获得5mm左右的板坯。然后在1000~1050℃下进行热轧,压下率为15%左右。经多道次重复轧制,最后轧成约3 mm的粗轧板坯;将粗轧板坯表面清理后,将其加热到950~1000℃,进行热轧,每次轧制压下率为15%~20%,获得1 mm厚的板坯,酸洗后,将板坯加热到900℃,在轧制压下率约为10%的条件下进行多道次热轧,最终获得厚度为 0.5 mm的高硅钢片。最后在720℃,真空度为 10-3Pa 条件下保温8小时,获得性能优异的高硅高硅钢片,磁感应强度 B25为 1.544 T、B50为 1.641 T;铁损 P10/50为 1.437 W/kg,P15 /50为 3.43 W/kg。

  二。沉积扩散法。

  沉积扩散法是在基板表面沉积高硅层,再通过扩散渗硅使表面的高硅逐渐扩散到基板内部,从而制成高硅钢板。例如,将已轧制好的 0.35 mm 厚的基板(无取向硅钢片) 在 800~850℃浸入熔融的 Al-Si 浴中,从而在表面形成一定梯度的 Al-Si 分布,随后进行中间冷轧,最后在1100℃以上真空炉内进行退火热处理,使 Al-Si 原子扩散到基片内部。此方法可获得铁损 P10/50为 0.81W/kg,P10/400为 13.5W/kg 的高硅硅钢片。

  日本钢管公司成功开发并利用化学气相沉积扩散法(CVD) ,生产出厚0.1~0.5 mm、宽400 mm 的含 6.5%Si 无取向高硅钢片。他们将硅含量为 2.5%~3.0%Si 的普通冷轧硅钢带作基材,在N2或惰性气体保护下的无氧气氛中加热至1023~1200℃,使钢表面暴露在SiCl4气体中,发生化学反应,生成的 Fe3Si 沉积在钢板表面再热分解成活性硅原子[Si],然后在惰性气氛中高温保温,使得表面富硅层中的硅原子向板材内部中心扩散,使其成分达到 6.5%Si 的要求,然后控速冷却。冷却过程中进行两种处理: 其一是冷却至居里温度以下时进行磁场冷却,这样可显著提高磁性。 其二是在磁场冷却之前或之后或之中,对钢带在200~600℃的温度下进行温轧塑性加工以改善表面质量。现在,日本已建成月产100 t的CVD 连续渗硅生产线,可生产 0.05~0.3 mm厚、600 mm 宽的6.5 %Si 高硅钢片

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